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第十一讲　内能及其利用
梳理知识点
　分子动理论
项目 要点 物质的构成 常见的物质是由极其微小的粒子——分子和原子构成的，原子是由（1） 　原子核　 与绕核运动的（2） 　电子　 组成的。分子很小，人们通常以nm为单位来度量分子 分子热运动 定义 一切物质的分子都在（3） 　不停地做无规则运动　
特点 温度越（4） 　高　 ，分子热运动越剧烈
扩散现象 定义 不同物质在相互接触时（5） 　彼此进入　 对方的现象
原子核　
电子　
不停地做无规则运动　
高　
彼此进入　
扩散现象 说明 （6） 　分子在不停地做无规则运动　 ，分子间存在（7） 　间隙　
影响因素 扩散现象跟温度有关，温度越高，扩散进行得越（8） 　快　
分子间的作用力 当固体被压缩时，作用力表现为斥力 当固体被拉伸时，作用力表现为引力 如果分子间相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略 分子在不停地做无规则运动　
间隙　
快　
项目 要点
分子动理论 常见的物质是由（9） 　大量分子、原子　 组成的
一切物质的（10） 　分子　 都在（11） 　不停　 地（12） 　做无规则运动　
注意：分子是不能用肉眼直接观察到的，凡是能用肉眼直接观察到的小物体（如灰尘、花粉等）都不是分子。
大量分子、原子　
分子　
不停　
做无规
则运动　
项目 要点
　内能
项目 要点 内能 分子动能 构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们的动能也就越大
分子势能 由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有势能，这种势能叫作分子势能
定义 构成物体的所有分子，其热运动的（1） 　动能　 与（2） 　势能　 的总和，叫作物体的内能
影响因素 物体的内能与温度和质量有关；一切物体在任何情况下都有内能 动能　
势能　
改变方式 热传递 做功
实质 内能的（3） 　转移　 机械能和内能的相互（4） 　转化　
转移　
转化　
项目 要点
项目 要点 示例 煮饭、热水袋取暖 钻木取火、搓手取暖
说明 条件：物体间存在（5） 　温度差　 。规律：高温物体放出热量，内能（6） 　减小　 ，温度（7） 　降低　 ；低温物体吸收热量，内能（8） 　增大　 ，温度（9） 　升高　 做功改变内能的两种情况：对物体做功，物体内能（10） 　增大　 ；物体对外做功，内能（11） 　减小　
联系 做功和热传递改变内能是等效的，没有看到改变内能的具体过程，就无法判断物体内能改变的原因 温度差　
减
小　
降低　
增大　
升高　
增大　
减小　
热量 概念 在热传递过程中，传递（12） 　内能　 的多少叫热量，用Q表示
单位 焦耳（符号：（13） 　J　 ）
注意：物体的内能与温度、质量、材料、状态有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。一切物体，不论温度高低，都具有内能。
内能　
J　
项目 要点
　比热容
物理意义 描述物质吸热本领的物理量
定义 某种物质，在温度升高时吸收的（1） 　热量　 与它的（2） 　质量　 和升高的（3） 　温度　 乘积之比，叫作这种物质的比热容，用符号c表示
公式 c＝（4）
单位 焦耳每千克摄氏度，符号是（5） 　J/（kg·℃）　
热量　
质量　
温度　

J/（kg·℃）　
水的比热容及意义 水的比热容是（6） 　4.2×103 J/（kg·℃）　 ，它表示的物理意义是：质量为1 kg的水温度升高（或降低）1 ℃时，吸收（或放出）的热量是4.2×103 J
水的比热容的应用 制冷剂、散热剂、调节气候
4.2×103 J/（kg·℃）　
补充 ①吸热公式：Q吸＝（7） 　cm（t－t0）　
②放热公式：Q放＝（8） 　cm（t0－t）　 ，其中c表示比热容，m表示物体的质量，t0表示初温，t表示变化后的温度即末温
③比热容与物质的种类和状态有关，与物质的质量大小、温度的高低、吸收或放出热量的多少无关
cm（t－t0）　
cm（t0－t）　
　热值
定义 燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的（1） 　比值　 ，叫作这种燃料的热值
单位 （2） 　焦每千克　 ，符号是（3） 　J/kg　
公式 q＝
理解 酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示（4） 　1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J　
热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的（5） 　种类　 有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系
比值　
焦每千克　
J/kg　
1 kg的酒精完全燃烧放出的
热量是3.0×107 J　
种类　
注意：对于气体燃料来说，热值q＝，热值单位为J/m3。
　热机
热机 定义 各种利用（1） 　内　 能做功的（2） 　机械　
原理
种类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
内燃机 定义 燃料在汽缸内燃烧产生动力的热机
分类 汽油机和柴油机
内　
机械　
内燃机 工作过程 每个工作循环分为四个冲程：（3） 　吸气　 冲程、（4） 　压缩　 冲程、（5） 　做功　 冲程和（6） 　排气　 冲程
一个工作循环中只有（7） 　做功　 冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的（8） 　惯性　 来完成
压缩冲程中（9） 　机械能　 转化为（10） 　内能　 ，在做功冲程中，（11） 　内能　 转化为（12） 　机械能　
热机效率 定义 热机用来做（13） 　有用功　 的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比
吸气　
压缩　
做功　
排气　
做功　
惯
性　
机械能　
内能　
内能　
机械能　
有用功　
热机效率 公式 η＝×100%
提高热机 效率的途径 ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；②利用废气的能量；③机件间保持良好的润滑、减小摩擦
　能量的转化与守恒
内容 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式（1） 　转化　 为其他形式，或者从一个物体（2） 　转移　 到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量（3） 　保持不变　
说明 ①能量的转化和转移都是具有方向性的
②能的转化是通过物体做功来实现的，能的转化过程中，能量的形式 发生了改变
③能的转移过程中能量的形式没有发生变化
转化　
转移　
保持不变　
图解物理
命题点 图片 题目
分子动理论 如图，两瓶口之间用一块玻璃板隔开，抽掉玻璃板一段时间后，发现两瓶内气体的颜色基本相同，这说明（1） 　分子在永不停息地做无规则运动　
分子在永不
停息地做无规则运动　
命题点 图片 题目
分子之间 的引力 如图所示，将两个底面平整、干净的铅柱紧压后，两个铅柱就会结合在一起，即使在下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。这个实验表明分子间存在（2） 　引力　
引
力　
命题点 图片 题目
改变内能 的方式 如图，点燃酒精灯，加热一段时间后试管内水温升高了，这是通过（3） 　热传递　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了水的内能
热传递　
命题点 图片 题目
能量的转化 和守恒 如图是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。由图可知，下落过程中，皮球的机械能将会（4） 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）
减
小　
命题点 图片 题目
热机的 工作原理 如图所示是汽油机工作的某个冲程，此冲程发生的能量转化是（5） 　内能转化为机械能　
内能转化为机
械能　
名师讲典例
　分子动理论
典例1　（2022·赤峰）如图所示，一只锥形瓶中灌入氨气，另一只锥形瓶内壁贴一条浸过酚酞溶液的试纸。打开活塞，一会儿就可以看到试纸逐渐变红。这个现象主要表明（ ）
A.分子永不停息地运动
B.分子间有间隙
C.分子间有作用力
D.分子是很微小的
【解析】 由题意可知，打开活塞后，右侧浸过酚酞溶液的试纸逐渐变红，说明氨气从左侧的瓶中运动到了右侧的瓶中，这一现象表明分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。
【答案】 A。
分子永不停息地做无规则运动表现为扩散现象，分子间的引力与斥力表现为宏观的各种力现象，如物体难以被压缩或黏合后无法拉开的现象；分子间有空隙主要表现在两种或多种分子混合后其体积变小的现象，如酒精和水混合后总体积变小。
1.（2022·大连）佩香囊、吃粽子是端午节的传统习俗。人们闻到香囊和粽子的清香，说明分子在不停地 　做无规则运动　 ，这种扩散现象是有益的。请写出一个扩散现象有害的实例： 　煤气泄漏、房间里有人吸烟、臭气熏天等　 。
做无规则运动　
煤气泄漏、房间里有人吸烟、臭气熏天等　
　温度、热量、内能的比较
典例2　（2021·宿迁）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A.物体吸收了热量，温度一定升高
B.温度高的物体含有热量多
C.温度相同的物体，内能不一定相同
D.物体内能增加，一定从外界吸收了热量
【解析】 物体吸收热量，内能增加，但温度不一定变化，如：晶体熔化，内能增加，但温度不变，选项A错误；热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，选项B错误；物体的内能与质量、温度、状态等多个因素有关，不能只根据温度判定内能的大小，所以两物体温度相同，内能不一定相同，选项C正确；改变物体内能的两种方式是做功和热传递，物体内能增加，不一定从外界吸收了热量，选项D错误。
【答案】 C。
（1）任何物体都有内能。
（2）热量是过程量，应该用“吸收”或“放出”来修饰。
（3）热传递的条件是物体之间有温度差，高温物体将能量向低温物体传递，直至各物体温度相同。
（4）物体内能改变了，可能表现在温度的变化，也可能表现在物态的变化。
2.（2022·海伦市一模）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（　D　）
A.物体的温度越高，所含的热量越多
B.物体内能增加，一定要吸收热量
C.0 ℃的冰变成0 ℃的水，温度不变，内能也不变
D.物体放出热量，它的温度可能不变
D
　热量的计算
典例3　（2021·济宁）完全燃烧140 g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为10 ℃、质量为10 kg的水吸收，则水吸收的热量为 　　　 J，水的温度将升高到 　　　 ℃。[q焦炭＝3.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/（kg·℃），在1个标准大气压下]
【解析】 焦炭完全燃烧放出的热量：Q放＝mq焦炭＝0.14 kg×3.0×107 J/kg＝4.2×106 J；水吸收的热量：Q吸＝Q放η＝4.2×106 J×60%＝2.52×106 J；水升高的温度Δt＝＝＝60 ℃，水的末温t＝t0＋Δt＝10 ℃＋60 ℃＝70 ℃。
【答案】 2.52×106；70。
本题知道燃料完全燃烧放出热量公式Q放＝mq、吸放热公式Q＝cmΔt、效率公式η＝×100%即可解答，类似题计算时要注意升温是否会达到沸点。
3.（2022·宜昌）小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在16 min内吸收的热量为 　2.52×104　 J，另一种液体的比热容为 　1.4×103　 J/（kg·℃）。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
2.52×104　
1.4×103　
真题在线
　分子动理论
1.（2019·安徽）封闭在容器内的气体，是由大量的气体分子组成的，这些分子都在不停地做无规则运动。下列有关说法正确的是（　B　）
A.温度一定时，气体分子的运动速度大小都相同
B.温度一定时，向各个方向运动的气体分子都有
C.温度升高时，每个气体分子的运动速度都增大
D.温度降低时，所有气体分子的运动方向都相同
2.（2014·安徽）运用分子动理论，可以对液体的蒸发现象作出合理地解释：由于液体表面的分子在做 　无规则运动　 ，所以在任何温度下蒸发现象都能发生；温度越高，分子的 　无规则运动（热运动）越剧烈　 ，从而蒸发越快。
B
无规则运动　
无规则运动（热运动）越剧烈　
　内能
3.（2018·安徽）如图所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，硝化棉就燃烧起来。这是因为活塞压缩空气做功， 　空气的内能增加，温度升高　 ，达到了硝化棉的燃点。
空气的内能
增加，温度升高　
4.（2020·安徽）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　A　）
A. 0 ℃的物体也具有内能
B.只要物体放出热量，温度就一定降低
C.物体温度越高，含有的热量越多
D.热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
5.（2016·安徽）下列说法正确的是（　D　）
A.物体的内能增加，则一定是外界对物体做了功
B.物体的温度升高，则一定是从外界吸收了热量
C.物体的温度越高，含有的热量越多
D.内能是物体内所有分子动能和势能的总和
A
D
　热量、热效率计算
6.（2022·安徽）小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，消耗了0.01 m3的天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为4.0×107 J/m3，则此次燃气灶烧水的效率为 　42%　 。
7.（2021·安徽）沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小。初温为20 ℃、质量为50 kg的砂石吸收3.6×106 J的热量后，温度升高到 　100　 ℃。[砂石的比热容为0.9×103 J/（kg·℃）]
42%　
100　
8.（2019·安徽）假如完全燃烧0.2 m3天然气放出的热量全部被100 kg初温为25 ℃的水吸收，可以使水的温度升高到 　45　 ℃。[已知 c水＝4.2×103 J/（kg·℃），
q天然气＝4.2×107 J/m3]
9.（2018·安徽）一台额定功率为2 000 W的电热水器，水箱内装有50 kg的水，要把这些水从20 ℃加热到60 ℃，热水器正常工作需要 　4 200　 s；若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供，则需要完全燃烧 　0.2　 m3的天然气。[不计能量损失，已知c水＝4.2×103J/（kg·℃），q天然气＝4.2×107 J/m3]
10.（2020·安徽）某同学家使用燃气热水器，平均每天需将100 kg的水从18 ℃加热到58 ℃。若天然气完全燃烧放出热量的70%被水吸收，则热水器平均每天消耗天然气 　0.6　 m3。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q天然气＝4.0×107 J/m3]
45　
4 200　
0.2　
0.6　
11.（2017·安徽）农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出 　1.05×107　 J的热量；若这些热量被质量为100 kg，初温为20 ℃的水完全吸收，可使水温升高到 　45　 ℃。[已知q秸秆煤＝2.1×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
12.（2014·安徽）某太阳能热水器装有100 kg、初温为20 ℃的冷水，经过一天的太阳照射，水温升高到65 ℃，则这些水吸收的热量等于完全燃烧 　0.45　 m3天然气所放出的热量；假如用功率为2 kW的电热水器产生同样多的热量，则通电的时间为 　9 450　 s。[已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为4.2×107 J/m3]
1.05×107　
45　
0.45　
9 450　
实验突破
　比较不同物质的吸热能力
考查方向：比较物质吸热能力的实验综合性强，试题往往要求选择和组装实验器材，运用控制变量法设计实验，转换法的应用，运用公式c＝进行分析与计算，实验方法的改进。
实验装置
实验设计 比较水和沙子吸热能力的方法：①吸收相同的热量，比较升温多少；②升高相同温度，比较吸热多少
探究方法 实验时应控制水和沙子的质量相同，升高相同的温度或吸收相同的热量（即加热相同的时间），这种研究问题的方法称为控制变量法
得出结论 ①质量相等的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量多，说明水的吸热能力强；②物体吸收热量的多少与物质种类、质量多少、升高的温度有关
注意事项
①要尽量使用两个相同的酒精灯加热。
②要使用两个相同的烧杯。
③要控制沙子和水的质量相同、初温相同。
④比较水和沙子吸热本领的大小，可以通过两种方法比较：（a）加热相同的时间，比较升高的温度的不同；（b）升高相同的温度，比较加热时间的长短。
⑤此实验采用了转换法和物理学中最常用的控制变量法。
1.为研究甲、乙两种液体的吸热能力，某同学用如图所示两套完全相同的装置进行实验探究，两种液体的质量和温度都相同。
（1）选用两套完全相同的装置分别给甲、乙两种液体加热，这样做的目的是 　加热相同时间，液体吸收的热量相同　 。
加热相同时间，液体吸收的热量相同　
（2）写出图中所示装置的两处错误： 　温度计的液泡接触了容器底　 ； 　两种液体的体积相等　 。
（3）改正错误后，同时加热，分别记录加热时间和液体温度，数据如表所示：
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲的温度/℃ 90 92 94 96 98 98 98
乙的温度/℃ 90 93 96 99 102 102 102
加热4分钟后，甲乙两种液体温度均不再升高，原因是 　两种液体温度都达到沸点　 。
温度计的液泡接触了容器底　
两种
液体的体积相等　
两种液体温度都达到沸
点　
（4）选择烧杯中的液体时，应选取 　质量　 相同的不同液体，而不是 　体积　 相同的不同液体。
（5）实验采取的方法是 　转换法和控制变量法　 。
（6）在实验中，用酒精灯的外焰来加热的目的是 　外焰温度高，可以缩短加热时间　 。
质量　
体积　
转换法和控制变量法　
外焰温度高，可以缩短加热
时间　
A
B
C
D
（7）若c水＝4.2×103 J/（kg·℃），c油＝2.1×103 J/（kg·℃）。在实验中用完全相同的两个试管分别装上质量相等的水和煤油，用相同热源对试管均匀加热。下列图像正确的是 　C　 。
C　

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