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第三板块　功与能
第19课时　分子热运动　内能　比热容
一、分子热运动
1．物质的组成：常见的物质是由极其微小的粒子——　_______、______构成的。
2．扩散现象：
(1)概念：不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象。如：“花气袭人知骤暖”“酒香不怕巷子深”“桂花飘香”等。
分子
原子
(2)扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做　
________运动。______越高，分子运动越_____。
(3)分子的热运动：由于分子的运动与_____有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。
物质的分子运动和机械运动是不同的。分子运动是我们肉眼看不见的，如“香味扑面”“桂花飘香”；机械运动需受外力作用，如“尘土飞扬”“沙尘翻滚”等。
无规则
温度
剧烈
温度
3．固态、液态和气态物质的宏观特性和微观特性：
4.分子动理论的初步知识：物质是由大量的分子组成的，分子间是有间隙的，分子在不停地做无规则的运动；分子之间存在相互作用的______和______。
引力
斥力
二、内能
1．定义：物体内所有的分子___能和分子____能的总和。单位：_______。
2．主要影响因素：
(1)温度升高，内能______；温度降低，内能______。
(2)特点：一切物体，不论温度高低，都具有_____。
3．机械能和内能：机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的____运动和分子之间的相互作用情况有关。
动
势
焦耳
增加
减少
内能
热
4．改变方法：
(1)热传递。
①热量：在热传递的过程中，传递能量的多少。
②条件：存在温度差。
③规律：物体吸收热量，内能______；物体放出热量，内能减少。
④传递方向：热量只能自发地从______物体传到_____物体，直至温度相同。
增加
高温
低温
⑤实质：能量的______，即能的形式在转移的前后没有改变。
⑥生活实例：烧水做饭、哈气取暖等。
热量是一个过程量，不能说某物体“具有”或“含有”热量，更不能说“比较”两物体热量的多少，只能说物体“吸收”或“放出”了热量。
转移
(2)做功。
①规律：外界对物体做功，物体的内能增大；物体对外界做功，本身内能_______。
②实质：内能与其他形式的能的相互转化。
③生活实例：钻木取火、搓手取暖等。
减小
三、比热容
1．定义：单位_______的某种物质，温度升高(或降低)
1 ℃所吸收(或放出)的________，叫做这种物质的比
热容。
2．单位：焦每千克摄氏度，符号是_________。
3．水的比热容：c水＝________J/(kg· ℃)，表示的意义
是：1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)
的热量是____________ J。
质量
热量
J/(kg·℃)
4.2×103
4.2×103
4．由于水的比热容较_____，在冬天，人们常常在热水袋中装入热水来取暖；汽车发动机常常用水作冷却剂等。
(1)比热容是物质的一种特性，它不随物质的质量改变而改变，也不随物质吸收(或放出)热量的多少的变化而变化。(2)对于同一种物质，比热容与它的状态有关，如水和冰的比热容就不一样。(3)水的比热容在所有液态和固态物质中是最大的。
大
5．用比热容计算物体吸收或放出热量的公式：吸热公式：Q吸＝cm(t－t0)；放热公式：Q放＝cm(t0－t)。其中：c表示物质的________，m表示物体的______，t0表示物体的初温，t表示物体的末温。若用Δt表示温度的变化量，则上述两个公式可以表达为：Q＝_______。
比热容
质量
cmΔt　
【例1】(2023·广东)端午节期间，小明在家里煮粽子，粽香四溢说明 ( )
A. 分子在不停地做无规则运动　　　　　　　　
B．分子间存在引力
C. 分子间存在斥力
D．分子可以再分
A
1 分子动理论
【方法指导】分子动理论的知识包括分子的热运动、分子间存在引力和斥力。扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。温度越高，分子运动越剧烈。
【变式1－1】(2022·广东)班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物主要是通过________(选填“做功”或“热传递”)的方式增大食物的内能；现场香气四溢属于______现象，表明分子在不停地做无规则的运动。活动结束，剩余煤气的热值______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
热传递
扩散
不变
【变式1－2】(2023·金昌)学校给同学们布置了做“拿手家常菜”的家庭劳动作业，李明同学用手机录制了鱼丸的制作过程，手机镜头对光起到______(选填“会聚”或“发散”)作用；他用夸张的表情介绍了闻到的鱼丸香味，能闻到香味是因为分子在不停息地
_______________。
会聚
做无规则的运动
【例2】关于温度、内能、热量，下列说法中正确的是
( )
A. 温度高的物体含有的热量多
B. 物体吸收热量，温度一定升高
C. 气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D. 热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
C
2 温度、内能和热量的关系
【方法指导】任何温度下物体都有内能， 热量是过程量，不能说物体含有多少热量，一般说“吸收热量”或“放出热量”。 “含有”的一般指内能。
【变式2－1】下列说法中正确的是 ( )
A. 两物体温度相同，内能一定相同
B. 扩散现象中，分子可以从低温物体运动到高温物体
C. 两物体相比，分子动能越大的物体，其内能越大
D. 甲物体传递了热量给乙物体，说明甲物体内能大
B
【变式2－2】如图所示，炎热的夏季，小雨向盛有常温饮料的杯中加入一些小冰块，一段时间后冰块变小，同时观察到杯的外壁出现一些小水珠，下列说法中正确的是 ( )
A. 杯中冰块的内能为零
B. 杯中饮料含有的热量减少
C. 杯外壁小水珠的形成需要吸收热量
D. 杯外壁小水珠是水蒸气液化形成的
D
【例3】【RJ、HY素材】如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法中正确的是 ( )
A.管口出现的“白气”是水蒸气
B.水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加
C.水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的
D.水蒸气推出橡胶塞的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸
气的内能转化来的
D
3 改变内能的方式
【方法指导】改变物体内能的方式有两个：一是做功，二是热传递。做功是把其它形式的能转化为内能的过程，热传递是能量从高温物体转移到低温物体的过程。做功和热传递都可以改变物体的内能，二者是等效的，但其实质不同，前者是能量的转化，后者是能量的转移。
【变式3－1】(2023·青海)“起火烧水”是利用热传递的方式改变物体内能的，下列与之相同的是 ( )
A. 擦燃火柴　　　
B．围炉烤火
C. 钻木取火
D．搓手取暖
B
【变式3－2】【航天主题】2023年5月30日，我国搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射圆满成功。火箭在大气层中上升时，箭体表面的温度升高，这是由于火箭 ( )
A. 从周围的空气吸热
B. 表面保护材料熔化吸热
C. 克服空气摩擦做功
D. 周围空气中水蒸气液化放热
C
【例4】沿海地区的昼夜温差较小，而内陆地区(尤其是沙漠)的昼夜温差较大，这主要是因为 ( )
A. 水的内能多，沙石的内能少　　　　　
B．水的导热性好，沙石的导热性差
C. 水的比热容大，沙石的比热容小
D．水吸收的热量多，沙石吸收的热量少
C
4 比热容的理解及应用
【方法指导】相同质量的水和其他物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低得少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
【变式4－1】(2023·广州)以下过程不发生物态变化。初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末温比乙的低；那么，若初温相同的甲、乙放出相同热量，则 ( )
A.甲的末温比乙的低，但无法判断甲、乙的比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高，但无法判断甲、乙的比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高，且可以判断甲、乙的比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高，且无法判断甲、乙的比热容哪一个大
B
【变式4－2】【物理与生活】城市中修建人工湖和湿地公园，可以调节气温，这主要是利用水的 ( )
A. 密度较大　　　　
B．沸点较高
C. 比热容大
D．流动性好
C
5 热量的计算
【例5】(2023·长沙)雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了2.1×109 J的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为_________kg的水从0 ℃升高到
50 ℃。为了防雷，高大建筑物顶端都装有___________。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
1×104
避雷装置
【方法指导】根据题意可知水吸收的热量，根据
Q吸＝cm(t－t0)求出水的质量；避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。
【变式5－1】(2023·遂宁)小明乘电梯回家，如果以电梯为参照物，他是________的；到家后，他用热水加热盒装牛奶，5 min后牛奶的温度升高了40 ℃，这是通过_______方式改变了内能；已知牛奶的体积为250 mL，则牛奶吸收的热量为__________J。
[ρ牛奶＝1.02×103 kg/m3，c牛奶＝2.5×103 J/(kg·℃)]
静止
热传递
2.55×104
【变式5－2】(2023·上海)5 kg的水温度由40 ℃下降到20 ℃，放出的热量Q放为多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解：水放出的热量Q放＝c水m(t0－t)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×105 J答：略。
B
1 温度、热量和内能三者的关系易混
【例1】(2023·郴州)下列关于物体的温度和内能的说法中，正确的是 ( )
A. 温度越高的物体，内能越大
B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能
C. 物体运动的速度越快，内能越大
D. －20 ℃的冰块没有内能
【举一反三1】关于分子动理论与内能，下列说法中正确的是 ( )
A. 物体温度升高，内能一定增加
B. 一杯茶的温度越高，含有的热量越多
C. 热传递过程中，内能大的物体放出热量
D. “黄沙直上白云间”说明分子在不停地运动
A
【方法指导】热量、温度和内能三者的辩证关系可用一个“一定”和五个“不一定”来反映。具体的情况可用下图的辩证关系图来加强记忆与理解。
(1)一个“一定”：物体的温度升高(降低)时，内能一定增加(减少)。
(2)五个“不一定”：
①物体的内能增加(减少)时，其温度不一定升高(降低)，如晶体的熔化(凝固)过程中，内能不断增加(减少)，但温度不变。
②物体的内能增加(减少)时，不一定吸收(放出)热量，如外界对物体做功(物体对外界做功)。
③物体吸收(放出)热量时，其温度不一定升高(降低)，如晶体的熔化(凝固)过程。
④物体的温度升高(降低)时，不一定吸收(放出)热量，如摩擦生热。
⑤物体吸收(放出)热量时，其内能不一定增加(减少)，如物体吸收热量，同时对外做功(物体放出热量，同时外界对物体做功)。
【例2】在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图象如图，由图象可知( )
A. a液体比热容小
B. b液体是水
C. 0～3 min内 a 液体吸收的热量少
D. 升高相同的温度时，b 液体吸收的热量少
D
2 有关图象比较比热容的大小易错
【举一反三2】质量均为0.5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃) ，
c水＞c液 。下列说法中 ( )
D
①甲物质是水
②0～12 min乙温度降低了20 ℃
③0～12 min甲放出了8.4×104 J的热量
④乙物质的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)
A. 只有①②正确　　　B．只有②④正确
C. 只有①③正确 D．只有①④正确
【方法指导】比较物质吸热能力的两种方法：①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量(即比较加热时间)，吸收热量多的吸热能力强；②使相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间)，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。这两种方法都要求质量要相同。
实验19　探究不同物质的吸热能力
【例题】如图是“探究水和煤油的吸热能力”的实验装置。实验记录如表：
(1)实验中利用相同规格的电加热器给水和煤油加热，需要控制水和煤油的________(选填“质量”或“体积”)相等。
(2)本实验是通过比较___________来反映水和煤油吸热能力的强弱。分析数据可知____(选填“水”或“煤油”)的吸热能力较强。
(3)若实验中水的质量是200 g，加热4 min，水吸收的热量为__________J。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
质量
温度的变化
水
8.4×103
(4)汽车发动机用水作冷却剂，这是利用了水_________的性质。
(5)【拓展设问】除了图中器材，还需要补充的关键器材是__________。
(6)上述实验中，主要用到的科学探究方法有________和____________。
比热容大
天平、停表
控制变量法
转换法
(7)如图是某小组根据实验数据绘制成的图像，但忘记了标记对应的物质，图中能正确描述水的温度与时间的关系的图线是____(选填“A”或“B”)。
(8)【素养设问】实验中，加热水和煤油时，不使用酒精灯加热而用规格相同的电加热器加热的好处：
____________________________________。
B
容易控制相同时间内放出的热量相同
1．甲、乙两杯水温度各为40 ℃、80 ℃，下列说法中正确的是 ( )
A．只有加热才能使水升温
B．乙杯中水的温度降低，水的内能一定减小
C．甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
D．甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
B
2．如图所示，甲、乙相同容器中分别装了质量相等的A、B两种液体，用相同的电加热器加热，忽略散热损失，得到如图丙所示的液体温度与加热时间的图象。下列说法中正确的是 ( )
A
A．A液体的比热容与B液体的比热容之比为1∶3
B．A、B图象的交点处表示两种液体升高了相同温度
C．加热6 min时A的温度比B高，说明A吸收的热量更多
D．如果两者温度都升高1 ℃，它们将吸收相同的热量
3．【物理与生活】(2023·衡阳)今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于______现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过__________(选填“做功”或“热传递”)的方式增大肉的内能；木炭在燃烧过程中将________能转化为内能。
扩散
热传递
化学
4．日常生活中，用水作为汽车发动机的冷却液，是因为它的_________大。在标准大气压下，质量为5 kg水温度从30 ℃升高了20 ℃，吸收热量_________J。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
比热容
4.2×105
5．在探究“不同物质吸热的情况”实验中：
(1)用相同的酒精灯加热质量相等的沙子和水，使它们升高相同的温度，通过比较__________来判断吸收热量的多少。
加热时间
(2)加热10 min后，测得水的温度如图，该示数为____℃。
(3)多次实验后得到的数据如上表，分析可得：质量相等的水和沙子，升高相同的温度，水比沙子吸收更____的热量。
(4)根据实验结论推理：沿海地区昼夜温差比内陆地区更____。
48
多
小
6．“宇”牌太阳能热水器，水箱内有200 kg的水。水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，求：
(1)在阳光照射下，水的温度升高了10 ℃，水吸收的热量；
(2)天气原因，水箱内200 kg的水，温度从90 ℃降低到
50 ℃和温度从30 ℃升高到80 ℃，放出的热量与吸收的热量之比。
解：(1)水吸收的热量
Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×10 ℃
＝8.4×106 J
(2)水降低温度放得热量与升高温度吸收热量之比
答：略。

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