第十三章

內(nèi)能

復(fù)習(xí)與提高知識結(jié)構(gòu)內(nèi)能熱量比熱容熱量定義比較物體吸熱情況比熱容定義物理意義水比熱容大應(yīng)用熱量計算分子動理論初步知識物資的構(gòu)成分子熱運(yùn)動分子間作用力分子動理論內(nèi)能定義影響因素改變內(nèi)能的方式做功熱傳遞1.熱量：在

過程中，傳遞的熱的多少叫做熱量。熱量的單位是

，簡稱

，符號

。熱量熱傳遞J焦耳焦2.質(zhì)量為1Kg的水溫度升高1℃時吸收的熱量約為

J。4.2×1034.水的質(zhì)量越大、溫度升得越高，多5.觀看視頻：比較不同物資的吸熱情況3.同種物質(zhì)吸收的熱量與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度變化量有關(guān)。它吸收的熱量就越

。6.不同物質(zhì)，在質(zhì)量相等、升高的溫度相7.總結(jié)：物體吸收熱量的多少，不僅與其質(zhì)量及溫度的變化，及其種類有關(guān)，還與它是什么物質(zhì)有關(guān)。同時，吸收的熱量一般不同。比熱容2.定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的

與它的質(zhì)量和

的乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容，用符號c表示。表達(dá)式c＝。單位是焦每千克熱量升高的溫度1.不同物質(zhì)，在質(zhì)量相等、升高的溫度相同時，吸收的熱量一般不同。3.比熱容的物理意義：比熱容是反映物質(zhì)自身

的物理量。性質(zhì)4.一些物資的比熱容攝氏度[J/(kg·℃)]。物理學(xué)中常用比熱容來描述不同物質(zhì)的吸熱能力。通過觀察上表，你發(fā)現(xiàn)了什么？①不同物質(zhì)的比熱容一般不同，也有些物質(zhì)是相同的；同種物質(zhì)的比熱容可能不同。液體比熱容通常大于固體的比熱容，水銀例外。②水的比熱容最大，c水=4.2×103J/(kg·℃)。其物理意義是：③與比熱容有關(guān)的因素是：物質(zhì)的種類、狀態(tài)。比熱容是物質(zhì)的特性。不同的物質(zhì)，比熱容一般不同。5.歸納總結(jié)：比熱容是反映物質(zhì)吸熱能力強(qiáng)弱的物理量，比熱容越大，越不容易升溫，也不容易降溫。無關(guān)的因素是：物質(zhì)的質(zhì)量、溫度、吸收熱量或放出熱量的多少。質(zhì)量為1kg的水溫度升高（或降低）1℃時，吸收（或放出）的熱量為4.2×103J。6.特點(diǎn)：比熱容是物質(zhì)的一種特性，只與物質(zhì)的

和

有關(guān)，與質(zhì)量的多少、溫度的高低、吸收或放出熱量的多少等無關(guān)。不同的物質(zhì)，比熱容一般不同（c為比值量）。種類狀態(tài)7.水的比熱容較大的應(yīng)用：①調(diào)節(jié)氣溫(水的溫度難改變)Q=cm?t?t=一定質(zhì)量的水，吸收(或放出)熱量時，水的溫度變化小，有利于調(diào)節(jié)氣溫。沿海地區(qū)晝夜溫差小，而沙漠地區(qū)溫差大，其原因是什么？白天，海水吸收熱量，由于海水比熱容大，溫度上升小。晚上，海水放出熱量，由于海水比熱容大，溫度下降小。白天，沙子吸收熱量，由于沙子比熱容小，溫度上升大。晚上，沙子放出熱量，由于沙子比熱容小，溫度下降大。我國北方樓房中的暖氣用水作為介質(zhì)，把燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量帶到房屋中，用水作為輸送熱量的介質(zhì)有什么好處？由Q=cm?t可知,一定質(zhì)量的水與比熱容小的物質(zhì)相比，升高(或降低)相同的溫度時，水吸熱(或放熱)多，用水作為冷卻劑或取暖調(diào)節(jié)的介質(zhì)效果更好。②冷卻或取暖（水的吸熱、放熱本領(lǐng)強(qiáng)）熱水袋取暖打鐵匠用水冷卻燒紅的鐵水來給汽車發(fā)動機(jī)散熱海陸風(fēng)和陸海風(fēng)對流是夏季海岸形成微風(fēng)的原因。風(fēng)有時吹向海岸，有時吹向陸地。白天，在炎熱的日光下，暖空氣從陸地上升起，海洋上來的冷空氣進(jìn)行補(bǔ)充，形成了吹向海岸的海陸風(fēng)。請用比熱容分析夜間會形成什么樣的風(fēng)。夜晚，失去了太陽熱輻射的海水和沙石都要降溫，比熱容小的沙石溫度降得更快，導(dǎo)致陸地上方的氣溫低于海水上方的氣溫。海水上方溫度較高的熱空氣上升，陸地沙石上方溫度較低的冷空氣流動到海水上方進(jìn)行補(bǔ)充。這樣就形成了夜間由陸地吹向海洋的陸海風(fēng)。8.用傳感器比較不同物質(zhì)的比熱容如圖所示，用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質(zhì)量相同的水和食用油的兩支試管固定在鐵架臺上，溫度傳感器的探頭部分要分別與試管內(nèi)的水和食用油接觸良好。溫度傳感器通過數(shù)據(jù)采集線與計算機(jī)相連接。在計算機(jī)上打開與此儀器配套的專用軟件，點(diǎn)擊“開始記錄”同時打開紅外加熱器的開關(guān)，對盛有水和食用油的試管進(jìn)行加執(zhí)在計算機(jī)上可以得到水和食用油的溫度—時間圖像，進(jìn)而比較它們的比熱容。9.熱量的計算吸熱公式：

；放熱公式：

。Q吸＝cm（t－t0）Q放＝cm（t0－t）cm?t10.溫度與時間圖象：如圖所示，用相同規(guī)格的加熱裝置加熱質(zhì)量相同的甲、乙物質(zhì)吸熱相同，則c甲

c乙。＜若用Δt表示溫度的變化量，則上述兩個公式可以表述為：Q＝

。例1：在探究“不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中，不需要控制相同或相等的變量有（）A．完全相同的加熱方式 B．質(zhì)量相同的液體a和bC．酒精燈里酒精的質(zhì)量 D．裝液體a和b的容器。C分子動理論的初步知識1.物質(zhì)的構(gòu)成：常見的物質(zhì)是由極其微小的粒子——

構(gòu)成的。分子體積非常小，直徑以

m為單位來量度，肉眼看不見。2.分子熱運(yùn)動（1）擴(kuò)散現(xiàn)象：不同的物質(zhì)在互相接觸時彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象叫做擴(kuò)散。它說明了：①分子在不停地做

運(yùn)動；②分子間存在一定的

。

分子、原子10-10無規(guī)則間隙觀看視頻：氣體擴(kuò)散現(xiàn)象結(jié)論：這是氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象，它表明氣體分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動。（2）分子熱運(yùn)動：溫度擴(kuò)散現(xiàn)象也可以發(fā)生在液體和固體之間。請舉例說明。固體、液體和氣體中的每一個分子都在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動。固體、液體和氣體都會發(fā)生擴(kuò)散。結(jié)論：分子熱運(yùn)動越劇烈，溫度越高，擴(kuò)散越快。一切物質(zhì)的分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動。

越高，分子運(yùn)動越劇烈，分子的這種無規(guī)則運(yùn)動叫做分子的熱運(yùn)動。3.分子間作用力：分子之間存在相互作用的

（如被緊壓在一起的兩個鉛柱很難被分開）和

（如固體、液體很難被壓縮）。分子間的引力和斥力是同時存在的。引力斥力4.分子動理論的初步知識：常見的物質(zhì)是由大量的

構(gòu)成的；物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做

運(yùn)動；分子之間存在

力和

力。分子熱引斥分子間的作用力①分子間同時存在引力和斥力。③當(dāng)分子間距離變大時——表現(xiàn)為引力。②當(dāng)分子間距離變小時——表現(xiàn)為斥力。④當(dāng)分子間距離非常大時——作用力可忽略。各種熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)都是分子的熱運(yùn)動。5.固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)的微觀特性和宏觀特性例2：以下關(guān)于分子間作用力的說法中，正確的是（）A．分子間既存在引力也存在斥力，但引力總是大于斥力B．緊壓兩塊鉛塊后它們會連接在一起，這說明鉛分子間存在引力C．注射器內(nèi)的水很難被壓縮，這表明水分子間的作用力主要表現(xiàn)為斥力D．一根鐵棒很難被拉斷，這說明鐵棒的分子間只存在引力B例3：如圖所示圖a是一個鐵絲圈，中間松松地系一根棉線，圖b是浸過肥皂水并附著肥皂薄膜的鐵絲圈，圖c表示手指輕輕地碰一下棉線的任意一側(cè)。圖d表示一側(cè)的有肥皂液薄膜破了，棉線被拉向了另一側(cè)。這說明

。其中棉線的作用是

。分子間存在著引力證明分子引力的存在內(nèi)能1.定義：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動的

能與

能的總和，叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的單位是

。動分子勢焦耳（J）注意：內(nèi)能不是一個分子或少數(shù)分子的能量，而是物體內(nèi)部所有分子的總能量。2.影響因素：物體內(nèi)能大小與物體

、

、

、

和

等因素有關(guān)。例如同一物體，溫度升高，內(nèi)能

；溫度降低，內(nèi)能

。在溫度、狀態(tài)均相同的情況下，物體的質(zhì)量越大，內(nèi)能越

。增大減小大質(zhì)量溫度狀態(tài)種類體積3.特點(diǎn)：

物體，在

時候都具有內(nèi)能，

絕不可能為零。當(dāng)物體的內(nèi)能發(fā)生變化時，物體的

發(fā)生改變或

發(fā)生改變。任何一切內(nèi)能溫度物態(tài)水和酒精，即使質(zhì)量和溫度相同，因酒精分子間作用力較弱，其內(nèi)能通常低于水。當(dāng)物體的體積減小時，分子間距減小，分子間勢能增加（以斥力為主時），從而導(dǎo)致總內(nèi)能增大。同一物體同一溫度物態(tài)不同，內(nèi)能不同。0度的冰和0度的水4.改變物體內(nèi)能的方式轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化溫度差增加增加減少減少①③⑤⑥⑧②④⑦⑨⑩外界對物體做功，或物體對外做功5.溫度、內(nèi)能和熱量的關(guān)系溫度升高內(nèi)能增加不一定吸熱(如：鉆木取火，摩擦生熱)不一定升溫內(nèi)能增加不一定吸熱(如：晶體熔化，水沸騰)吸收熱量不一定升溫內(nèi)能不一定增加(若吸熱的同時對外做功，內(nèi)能可能不變或減小)6.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別物理量內(nèi)容機(jī)械能內(nèi)能研究對象概念大小宏觀物體微觀分子物體動能和勢能的總和物體內(nèi)所有分子的動能和分子間相互作用的勢能的總和。取決于物體整體運(yùn)動狀態(tài)，與物體的速度、相對于地面的高度及彈性形變程度等因素有關(guān)。取決于分子所處的狀態(tài)內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。熱傳遞和內(nèi)能的改變1.熱傳遞①概念：溫度不同的物體互相接觸時，低溫物體溫度升高，高溫物體溫度降低，我們把這個過程叫做熱傳遞。②熱傳遞條件：存在溫度差和相互接觸。③熱傳遞方向：從高溫物體到低溫物體，?或者從物體的高溫部分到低溫部分。2.熱量①概念：熱傳遞過程中傳遞能量的多少，我們稱為熱量。符號為Q。②熱量的單位：焦耳(簡稱焦，用J表示)3.熱傳遞改變物體的內(nèi)能①熱傳遞改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì)能量的轉(zhuǎn)移②熱傳遞的過程：內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程。內(nèi)能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移。（注意：不是傳遞溫度）高溫物體低溫物體溫度降低溫度升高內(nèi)能減少內(nèi)能增加內(nèi)能能量③熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)例請舉例說明在生活和生產(chǎn)中屬于熱傳遞改變物體內(nèi)能的事例。對手哈氣暖手暖水袋暖手喝熱開水洗熱水澡人烤火取暖除了熱傳遞，還有什么途徑可以改變物體的內(nèi)能？太陽灶太陽能熱水器用力反復(fù)彎折鐵絲發(fā)熱1.活塞壓縮空氣做功使棉燃燒做功和內(nèi)能的改變活塞壓縮空氣做功空氣內(nèi)能增大，溫度升高達(dá)到脫脂棉的燃點(diǎn)燃燒機(jī)械能內(nèi)能對氣體壓縮做功2.生活中還有哪一些類似的現(xiàn)象或事例，請說一說。用力搓手，手變暖和3.內(nèi)容：外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加，溫度升高；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少，溫度降低。4.做功的實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化5.向瓶內(nèi)打氣瓶塞跳起，瓶內(nèi)出現(xiàn)白氣。瓶內(nèi)氣體推動瓶塞做功（瓶塞跳起）瓶內(nèi)氣體內(nèi)能減少，瓶內(nèi)氣體溫度降低水蒸氣液化為小水滴(出現(xiàn)白氣)機(jī)械能內(nèi)能氣體膨脹做功6.做功改變內(nèi)能的實(shí)例用力擦火柴，火柴與打磨涂層摩擦做功，內(nèi)能增加，溫度升高，火柴點(diǎn)燃。飛船返回艙返回地球，返回艙穿越大氣層時，克服空氣阻力做功，內(nèi)能增加，溫度太高，表面燃燒。7.改變物體內(nèi)能的途徑是：做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移做功熱傳遞等效8.功、熱量和內(nèi)能有相同的單位，都是焦耳（J）特別注意：在分析能量及溫度變化的過程中，注意方向。例4：如圖甲所示是“探究不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)裝置，小雷用相同的酒精燈分別給A、B兩種液體加熱。（1）除了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的測量工具有天平和

。停表（2）實(shí)驗(yàn)前，小雷選取初溫和

相同的A、B兩種液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這里用到了的研究方法是

。質(zhì)量控制變量法（3）選用相同的酒精燈分別給A、B兩種液體加熱，目的是保證相同時間內(nèi)兩種液體

相同。這里用的研究方法是

。吸收的熱量轉(zhuǎn)換法（4）小雷將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在如下的表格中：①分析表格中第1、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小雷認(rèn)為：加熱相同的時間，B升高的溫度高一些，這說明B吸收的熱量多一些。小雷的判斷

（選填“正確”或“不正確”），請說明理由：

。用相同的加熱裝置加熱相同時間，液體吸收的熱量相等不正確②通過分析可知：質(zhì)量和加熱時間相同的液體A和液體B，液體

的溫度變化較大，表明液體

的吸熱能力較強(qiáng)。物理學(xué)中用

這個物理量來描述物質(zhì)的吸熱能力。BA比熱容（5）冬天，小雷想自制一個暖手袋，若只能從A、B兩種液體中選取一種裝入暖手袋中作為供暖物質(zhì)，則應(yīng)選擇液體

。（6）實(shí)驗(yàn)中是利用

的方式來改變液體的內(nèi)能的。做第2次實(shí)驗(yàn)時，液體A第1min的內(nèi)能

（選填“大于”“小于”或“等于”）第2min的內(nèi)能。（7）若A、B兩種液體中有一種是水，則另一種液體的比熱容是

J/(kg·℃)。質(zhì)量為100g的液體B加熱2min吸收的熱量為

J。加熱過程中，液體B的比熱容

（選填“變大”“變小”或“不變”）。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]A熱傳遞小于4.2×1032.1×103不變（8）圖乙中，若圖線②反映液體A的溫度隨時間的變化規(guī)律，則圖線

（選填序號）可以反映液體B的溫度隨時間的變化規(guī)律。（9）小雷認(rèn)為原方案有較多缺點(diǎn)，因此改進(jìn)了方案并設(shè)計了如