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第十三章 内 能
【考点1 物质的构成】
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。
2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
特别提醒：常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。
【考点2 分子热运动】
1.扩散现象
（1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。
（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
2.分子热运动
（1）一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。
（2）同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。
（3）扩散：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（4）机械运动与分子热运动比较
机械运动 分子热运动
研究对象 宏观物体 微观分子
有无规律 有规律可循 单个分子运动无规律可循
可见度 可用肉眼直接观察 不能用肉眼直接观察
影响运动快慢的因素 质量、力和作用时间 温度与物质状态
【考点3 分子间的作用力】
1.分子间的作用力
（1）分子间存在着引力和斥力。
（2）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。
（3）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。
（4）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动。气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到的整个空间。
（5）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。
2.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
【考点4 内能】
1.分子动能和分子势能
(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。
（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。
2.内能
（1）内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.影响物体内能大小的因素
（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。
（3）物体的内能还和物体的体积有关。质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。
（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现：温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。
4.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能，一定具有内能；物体的内能和机械能之间可以互相转化
【考点5 物体内能的改变】
1.热传递改变物体的内能
用暖袋暖手 给工件淬火 烧水
现象
现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
2.热量
（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。
（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
3.做功改变物体的内能
做功情况 外界对物体做功 物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
结论 做功可以改变物体的内能；外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
区别 联系
实质 方式 举例
热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能改变方式
做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
【考点6 温度、热量、内能三者之间的区别与联系】
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少
四个不一定 （1）一个物体内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功
【考点7 比热容】
1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
2.定义式：。
3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。
4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
5.对比热容的理解
（1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。
（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。
（3）水的比热容较大。在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。
【考点8 热量的计算】
（1）物质吸热时热量的简单计算：吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)。
（2）物质放热时热量的计算：放热：Q放=cm△t= cm(t0-t)。
（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)），m—质量，单位：千克（kg）；△t—变化温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
【考点9 实验探究：比较不同物质吸热能力】
1.探究不同物质吸热能力
【实验目的】探究不同物体的吸热能力。
【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。
【实验步骤】
一、按图1组装器材。
图1 图2
二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。
三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min）
水 60 20 40 20 5
煤油 60 20 56 36 5
…
五、整理器材。
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如图2煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
2.不同物质吸热能力实验考查内容
考查方向 解答思路
两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同
控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温
实验方法 控制变量法
两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值
实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀
如果要使水和煤油最后温度相同如何操作 给水继续加热
温升相同那种液体吸收热量多 水
哪种液体的吸热能力强 水
表示不同物质吸热能力的物理量 比热容
吸收热量计算 利用比热容公式进行计算
安装顺序 自下而上
易错点辨析 内能常考易错分析
易错一：扩散的理解不透彻易错？
误认为物质的运动为分子运动
扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象；扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质。
确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。
易错二：不能正确理解热量与内能、温度的关系而易错？
热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，热传递的条件是有温度差，离开热传递而谈热量是错误的。而热量只能有“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，它们是表述内能的，若说某物体含有或具有多少热量而出错，只能说物体吸收或放出了多少热量。
吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系，吸收或放出热量的多少与内能的多少、温度的高低有关系了而出错。
易错三：不知道如何比较物体吸热的能力。
物体吸热能力的实验运用了转换法和控制变量法，把物体吸热的多少转换成加热的时间，还可以通过温度计示数的大小来反映物质吸热能力的强弱，运用转换法时必须要做好控制变量，否则易出错。
比较物体吸收热量多少控制变量非常重要，控制两物质的质量相等，加热的时间相同，通过比较升高温度的不同来探究吸热能力（温度升高快的物质吸热能力弱，比热容小）；控制两物质的质量相等，升高相同的温度，通过比较加热时间的长短来探究吸热能力（加热时间长的物质吸热能力强，比热容大）。
错题纠正
【例题1】 （2024春 陕西西安期中）下列例子中不能说明分子在不停地做无规则运动的是（　　）
A．室内扫地时，在阳光下看见灰尘在空中飞舞
B．晒衣服时，水蒸发衣服变干
C．卫生球放在箱子里，过几天整个箱子充满樟脑味
D．把一块方糖投入一杯开水中，过一会儿整杯水变甜
【答案】A
【分析】不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象说明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
【解析】A、室内扫地时，看见灰尘在空中飞舞，是固体颗粒在空气中运动，不属于分子运动。故A错误；
B、晒衣服时，水蒸发衣服变干，是水分子在空气中发生扩散现象的缘故，说明分子在不停地做无规则运动。故B正确；
C、卫生球放在箱子里，过几天整个箱子充满樟脑味，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。故C正确；
D、把一块方糖投入一杯开水中，过一会儿整杯水变甜，是糖分子在水中发生扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。故D正确。
故选：A。
【例题2】 （2024 安徽合肥期中）关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
B．物体温度升高，它的热量一定增多
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．物体的内能增加，一定从外界吸收了热量
【答案】A
【分析】热传递的条件是存在温度差，而不是内能差；热量是一个过程量，不能说含有、具有多少热量；晶体熔化过程中，吸热但温度不变；做功和热传递都能改变物体的内能。
【解析】A、只要两个物体之间存在温度差，就会发生热传递，所以内能小的可能温度高，内能大的可能温度低，所以内能少的物体可以向内能多的物体传递热量，故A正确；
B、热量是一个过程量，不能说含有、具有多少热量，既物体温度升高，它的内能一定增大，故B错误；
C、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故C错误；
D、物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能外界物体对他做功，故D错误。
故选：A。
【例题3】（2024春 四川成都期末）在探究“比较不同物质的吸热能力”实验中，某小组的同学利用如图所示装置进行实验。所用器材有：两个相同的烧杯、两个规格相同的电加热器、初温不同但质量相同的两种液体。实验过程中，每隔1min读取一次温度计的示数，并记录在表格中，如表所示。已知c甲＝4.2×103J/（kg ℃），下列说法正确的是（　　）
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 30 34 38 42 46
乙的温度/℃ 10 18 26 34 42
A．通过温度的高低来反映物质吸收热量的多少
B．由实验数据可知，吸热能力较好的是物质乙
C．乙的比热容 c乙＝2.1×103J/（kg ℃）
D．若甲的质量为100g，则其在1～4min内吸收的热量为6.72×103J
【答案】C
【解析】A、根据转换法，通过加热时间来反映物质吸收热量的多少，故A错误；
B、根据表中数据可知，从34℃升高到42℃，甲用时2分钟，乙用时1分钟，根据比较吸热能力的方法，甲的吸热能力强，故B错误；
C、从34℃升高到42℃，甲、乙的加热时间分别为2分钟和1分钟，由转换法，乙、甲的吸热之比为1：2，根据Q＝cmΔt可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，若c甲＝4.2×103J/（kg ℃），则乙液体的比热容为
c乙＝×4.2×103J/（kg ℃）＝2.1×103J/（kg ℃）。
D、若甲的质量为100g，根据表中数据可知，则其在1～4min吸收的热量为：
Q＝c甲mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×（46℃﹣34℃）＝5.04×103J
故D错误。
故选：C。
举一反三
【强化1】 （2023秋 甘肃兰州城关区期末）如图所示，百合是临夏州种植较多的一种植物。在百合花盛开的季节，我们走在花丛中，会闻到阵阵花香。下列说法正确的是（　　）
A．这是百合花粉在向四周扩散 B．说明分子在做无规则的热运动
C．温度越高，分子热运动越缓慢 D．温度变为0℃时，分子将停止运动
【答案】B
【分析】物质是由分子或原子组成的，组成物质的分子在不停地做无规则运动；温度越高，分子运动的越剧烈。
【解析】A、这是百合花粉分子在向四周扩散，故A错误；
B、闻到了花香，这是扩散现象，说明百合的花香分子在做无规则运动，故B正确；
C、温度越高，分子热运动越剧烈，故C错误；
D、温度变为0℃时，分子也不会停止运动，故D错误。
故选：B。
【强化2】 （2023秋 安徽安庆期中）下列关于热现象的说法正确的是（　　）
A．一个物体内能增加，一定是从外界吸收了热量
B．热传递过程中，热量只能从内能大的物体传给内能小的物体
C．碘蒸气在凝华过程中内能减小
D．一个物体吸收热量，温度一定升高
【答案】C
【分析】改变物体内能的方法有两种：一是做功，二是热传递，二者在改变内能方面是等效的；发生热传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体或从同一物体的高温部分传递到低温部分；物体的内能与温度、质量以及状态有关；晶体熔化过程中，吸热但温度不变。
【解析】A、物体内能增加，可能是吸收热量，也可能是其他物体对它做功，故A错误；
B、热传递的条件是：有温度差；热传递的特点是：高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热量从高温物体传给低温物体；但内能小的物体温度可能比内能大的物体温度高，因此热量也可能由内能小的物体传给内能大的物体，故B错误；
C、一定质量的碘蒸气在凝华过程中，放出热量，温度降低，内能减少，故C正确；
D、晶体熔化过程，吸收热量，内能增大，温度不变，因此一个物体吸收热量，温度不一定升高，故D错误。
故选：C。
【强化3】 （2024 湖北武汉蔡甸区模拟）某同学利用如图甲所示的装置比较a、b两种液体吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对“等量”水和食用油加热，得到温度随时间变化的图像如图乙，下列说法正确的是（　　）
A．“等量”是指体积相同的水和食用油
B．由图像可知，a、b液体的比热容之比是4：5
C．实验中物质吸热的多少是通过升高的温度来衡量的
D．图乙图像中a对应水，b对应食用油
【答案】D
【分析】（1）比较两种物质吸热情况，物质的质量是需要控制的物理量；
（2）根据比热容计算公式，可以得出两种物质比热容之比；
（3）在作比较不同物质吸热情况的实验时，吸热多少是通过加热时间来衡量的；
（4）水比食用油的比热容大，比热容大的物质吸收热量温度变化较慢。
【解析】A、“等量”是指质量相同的水和食用油，A错误；
B、由于使用相同规格的电加热器，所以a、b两种液体在相同时间内吸收热量相同，设两种液体吸收的热量为Q，质量为m，根据比热容计算公式：c＝，可知：＝＝＝＝5：4，B错误；
C、实验中物质吸热的多少是通过加热时间的长短来衡量的，C错误；
D、图像中a物质在吸收相同热量后，温度变化的更缓慢，说明a物质的比热容比较大，由于水的比热容大于食用油的比热容，所以a对应水，b对应食用油，D正确。
故选：D。
一、考点考向
1．分子的热运动及扩散
（1）考向：分子的运动与机械运动的区别，哪些现象是分子的运动；理解生活中常见的扩散现象；用扩散知识解释常见现象的成因。
（2）分子的热运动是永不停息的，温度越高，分子运动越剧烈；物体的温度低时，分子的热运动缓慢，但并没有停止。扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间是不能发生扩散现象，不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方的现象，而不是单一的一种物质的分子进入另一种物质。气体、液体和固体之间都可以发生扩散，而且不同状态的物质之间也可以发生扩散。
2．分子间的作用力
（1）考向：分子间存在着相互作用的引力和斥力。分子间的斥力使分子离得很近的固体和液体很难进一步被压缩。当分子距离很小时，分子间作用力表现为斥力；当分子间距离稍大时，分子间作用力表现为引力，若分子相距很远，分子间作用力就变得十分微弱，可以忽略。
（2）要正确理解分子间作用的引力和斥力同时存在性和大小随分子间距离的变化规律。
3．内能和热量的概念
（1）考向：考查物体内能方面的知识，包括内能的概念、改变内能的方法（做功、热传递）等；温度影响物体的内能。
考查内能与物体温度之间的关系。
考查对热量的理解，了解对热量的定义和单位以及热传递等。
（2）理解物体的内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，由于物体分子的运动是永远不会停息的，物体在任何温度下、任何时刻都具有内能。
热量是一个过程量，只有发生了热传递，有了内能的转移，才能讨论热量问题，热量的大小与物体的多少、物体的温度的高低没有关系。不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体具有的热量的多少。
4．温度、热量与内能的关系
（1）考向：温度、热量与内能的关系是考试的热点，主要考查对温度、内能、热量关系的理解和掌握。
（2）内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是状态物理量，而热量则是过程物理量。物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加。三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。
5．热传递和做功改变物体内能
（1）考向：理解改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，且二者在改变内能上是等效。
（2）热传递过程中吸热物体内能增加，放热物体内能减少，最终二者温度相同。用做功的方式改变物体的内能，实质是不同形式的能之间的转化；外界对物体做功，机械能转化为内能，物体内能增加；物体对外界做功，内能转化为机械能，内能减少。
6．比热容的概念及其计算
（1）考向：对比热容的特点，要掌握其物理意义，真正理解是物质本身一种特性的真正含义。了解比热容知识在生活中的应用，理论联系实际。
（2）对于同一种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态时，比热容是不同的。
对水的比热容大的理解：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的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
7．热量的计算和热平衡方程的应用
（1）考向：要掌握热量公式，关于热量计算公式涉及到两个物体热量、质量、温度变化量、比热容的比值。要掌握和运用吸热公式Q吸＝cm△t。
在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放＝Q吸，把这个关系叫热平衡方程。
（2）应用热量公式解题应注意的几个问题：
①质量的单位要用千克；②注意识别和恰当地使用有关“温度变化”的用词，一定要分清初温、末温，升高了、升高到（或降低了、降低到）的温度含义，要根据题意作出正确的判断；③应用热量公式的条件是物质的状态不能改变，若不考虑这个因素，计算结果就会出现错误。
在使用热量公式进行计算时，首先各物理量的单位必须统一用国际单位；其次，对有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱套；注意分清“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的都是温度的改变量△t，而不是温度t；而“升高到”“降低到”对应的才是物体的末温t，另外，还要会对公式进行变形，求其中的任意一个量，如c＝，△t＝，吸热时t＝t0+，放热时t＝t0﹣；最后还要注意对热平衡方程（Q吸＝Q放）的应用，即在热传递过程中，如果没有能量损失，高温物体降温放出的热量就等于低温物体升高所吸收的热量。
8．比较不同物质吸热能力的实验探究
（1）考向：实验方法——控制变量法，转换法；
选择相同的热源目的——以保证相同加热时间释放的热量相同；
使用电加热器代替酒精灯的好处——易于控制产生热量的多少；
实验中不断搅拌的目的——使液体受热均匀；
结论——相同质量不同物体，吸收相同的热量后升高的温度不同，比热容大的升高的温度低；
实验中，物质吸收热量的多少是通过加热时间来控制的。
二、常考题型
（1）选择题：常考热点生活中常见的扩散现象，分子间的作用力，内能和热量的概念，温度、热量与内能的关系，热传递的概念与方式，热传递和做功改变物体内能，比热容的概念及其计算，热量的计算。
（2）填空题：常考热点分子间的作用力、内能和热量的概念、热量的计算，比较不同物质吸热的情况的实验。
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第十三章 内 能
【考点1 物质的构成】
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。
2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
特别提醒：常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。
【考点2 分子热运动】
1.扩散现象
（1）定义：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。
（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
2.分子热运动
（1）一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。
（2）同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。
（3）扩散：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。
（4）机械运动与分子热运动比较
机械运动 分子热运动
研究对象 宏观物体 微观分子
有无规律 有规律可循 单个分子运动无规律可循
可见度 可用肉眼直接观察 不能用肉眼直接观察
影响运动快慢的因素 质量、力和作用时间 温度与物质状态
【考点3 分子间的作用力】
1.分子间的作用力
（1）分子间存在着引力和斥力。
（2）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。
（3）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。
（4）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动。气体既没有固定的体积，也没有固定的形状，可以充满能够达到的整个空间。
（5）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。
2.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
【考点4 内能】
1.分子动能和分子势能
(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。
（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。
2.内能
（1）内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.影响物体内能大小的因素
（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。
（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。
（3）物体的内能还和物体的体积有关。质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。
（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现：温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。
4.内能与机械能的区别与联系
内能 机械能
区别 定义 构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时
联系 物体无论是否具有机械能，一定具有内能；物体的内能和机械能之间可以互相转化
【考点5 物体内能的改变】
1.热传递改变物体的内能
用暖袋暖手 给工件淬火 烧水
现象
现象分析 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
实验结论 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
2.热量
（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。
（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
3.做功改变物体的内能
做功情况 外界对物体做功 物体对外界做功
探究过程与现象
分析与论证 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
结论 做功可以改变物体的内能；外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； 物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
区别 联系
实质 方式 举例
热传递 能量的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中烧、烤、烙、炒，生产中的淬火等 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能改变方式
做功 其他形式能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等
体积膨胀等 装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开灯
【考点6 温度、热量、内能三者之间的区别与联系】
温度 热量 内能
区别 概念 宏观上，表示物体的冷热程度； 微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度 在热传递过程中传递能量的多少 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
表述 用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述 用“放出”或“吸收”表述 用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”的那个表述
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 （1）温度反映了内能的大小，热量反映了内能变化了多少； （2）物吸收热量，内能会增加，温度不一定升高，如晶体熔化；物放出热量，内能会减少，但物体温度不一定降低，如晶体凝固
归纳总结 一个一定 物体温度升高或降低时，其内能一定增加或减少
四个不一定 （1）一个物体内能增加或降低时，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （2）一个物体的内能增加或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是外界对物体做功或物体对外界做功； （3）一个物体吸收或放出热量时，内能增加或减少，其温度不一定升高或降低，如晶体熔化或凝固过程； （4）一个物体温度升高或降低时，不一定是吸收或放出了热量，也可能是因为做功，如摩擦生热或物体对外界做功
【考点7 比热容】
1.定义：一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。
2.定义式：。
3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。
4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。
5.对比热容的理解
（1）一定质量的某种物质在温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。
（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。
（3）水的比热容较大。在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。
【考点8 热量的计算】
（1）物质吸热时热量的简单计算：吸热：Q吸=cm△t=cm(t-t0)。
（2）物质放热时热量的计算：放热：Q放=cm△t= cm(t0-t)。
（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)），m—质量，单位：千克（kg）；△t—变化温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
【考点9 实验探究：比较不同物质吸热能力】
1.探究不同物质吸热能力
【实验目的】探究不同物体的吸热能力。
【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。
【实验步骤】
一、按图1组装器材。
图1 图2
二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。
三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
物质种类 质量/g 初温/°C 末温/°C 温升/°C 加热时间（min）
水 60 20 40 20 5
煤油 60 20 56 36 5
…
五、整理器材。
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如图2煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
2.不同物质吸热能力实验考查内容
考查方向 解答思路
两套装置相同目的 在相同时间内，液体吸收热量相同
控制两种装置相同的量 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温
实验方法 控制变量法
两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 温度升高值
实验中不停搅拌液体的目的 液体上下温度均匀
如果要使水和煤油最后温度相同如何操作 给水继续加热
温升相同那种液体吸收热量多 水
哪种液体的吸热能力强 水
表示不同物质吸热能力的物理量 比热容
吸收热量计算 利用比热容公式进行计算
安装顺序 自下而上
易错点辨析 内能常考易错分析
易错一：扩散的理解不透彻易错？
误认为物质的运动为分子运动
扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象；扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质。
确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。
易错二：不能正确理解热量与内能、温度的关系而易错？
热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，热传递的条件是有温度差，离开热传递而谈热量是错误的。而热量只能有“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，它们是表述内能的，若说某物体含有或具有多少热量而出错，只能说物体吸收或放出了多少热量。
吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系，吸收或放出热量的多少与内能的多少、温度的高低有关系了而出错。
易错三：不知道如何比较物体吸热的能力。
物体吸热能力的实验运用了转换法和控制变量法，把物体吸热的多少转换成加热的时间，还可以通过温度计示数的大小来反映物质吸热能力的强弱，运用转换法时必须要做好控制变量，否则易出错。
比较物体吸收热量多少控制变量非常重要，控制两物质的质量相等，加热的时间相同，通过比较升高温度的不同来探究吸热能力（温度升高快的物质吸热能力弱，比热容小）；控制两物质的质量相等，升高相同的温度，通过比较加热时间的长短来探究吸热能力（加热时间长的物质吸热能力强，比热容大）。
错题纠正
【例题1】 （2024春 陕西西安期中）下列例子中不能说明分子在不停地做无规则运动的是（　　）
A．室内扫地时，在阳光下看见灰尘在空中飞舞
B．晒衣服时，水蒸发衣服变干
C．卫生球放在箱子里，过几天整个箱子充满樟脑味
D．把一块方糖投入一杯开水中，过一会儿整杯水变甜
【例题2】 （2024 安徽合肥期中）关于温度、内能和热量，下列说法中正确的是（　　）
A．内能少的物体可以向内能多的物体传递热量
B．物体温度升高，它的热量一定增多
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．物体的内能增加，一定从外界吸收了热量
【例题3】（2024春 四川成都期末）在探究“比较不同物质的吸热能力”实验中，某小组的同学利用如图所示装置进行实验。所用器材有：两个相同的烧杯、两个规格相同的电加热器、初温不同但质量相同的两种液体。实验过程中，每隔1min读取一次温度计的示数，并记录在表格中，如表所示。已知c甲＝4.2×103J/（kg ℃），下列说法正确的是（　　）
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 30 34 38 42 46
乙的温度/℃ 10 18 26 34 42
A．通过温度的高低来反映物质吸收热量的多少
B．由实验数据可知，吸热能力较好的是物质乙
C．乙的比热容 c乙＝2.1×103J/（kg ℃）
D．若甲的质量为100g，则其在1～4min内吸收的热量为6.72×103J
举一反三
【强化1】 （2023秋 甘肃兰州城关区期末）如图所示，百合是临夏州种植较多的一种植物。在百合花盛开的季节，我们走在花丛中，会闻到阵阵花香。下列说法正确的是（　　）
A．这是百合花粉在向四周扩散
B．说明分子在做无规则的热运动
C．温度越高，分子热运动越缓慢
D．温度变为0℃时，分子将停止运动
【强化2】 （2023秋 安徽安庆期中）下列关于热现象的说法正确的是（　　）
A．一个物体内能增加，一定是从外界吸收了热量
B．热传递过程中，热量只能从内能大的物体传给内能小的物体
C．碘蒸气在凝华过程中内能减小
D．一个物体吸收热量，温度一定升高
【强化3】 （2024 湖北武汉蔡甸区模拟）某同学利用如图甲所示的装置比较a、b两种液体吸热的情况，使用相同规格的电加热器分别对“等量”水和食用油加热，得到温度随时间变化的图像如图乙，下列说法正确的是（　　）
A．“等量”是指体积相同的水和食用油
B．由图像可知，a、b液体的比热容之比是4：5
C．实验中物质吸热的多少是通过升高的温度来衡量的
D．图乙图像中a对应水，b对应食用油
一、考点考向
1．分子的热运动及扩散
（1）考向：分子的运动与机械运动的区别，哪些现象是分子的运动；理解生活中常见的扩散现象；用扩散知识解释常见现象的成因。
（2）分子的热运动是永不停息的，温度越高，分子运动越剧烈；物体的温度低时，分子的热运动缓慢，但并没有停止。扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间是不能发生扩散现象，不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方的现象，而不是单一的一种物质的分子进入另一种物质。气体、液体和固体之间都可以发生扩散，而且不同状态的物质之间也可以发生扩散。
2．分子间的作用力
（1）考向：分子间存在着相互作用的引力和斥力。分子间的斥力使分子离得很近的固体和液体很难进一步被压缩。当分子距离很小时，分子间作用力表现为斥力；当分子间距离稍大时，分子间作用力表现为引力，若分子相距很远，分子间作用力就变得十分微弱，可以忽略。
（2）要正确理解分子间作用的引力和斥力同时存在性和大小随分子间距离的变化规律。
3．内能和热量的概念
（1）考向：考查物体内能方面的知识，包括内能的概念、改变内能的方法（做功、热传递）等；温度影响物体的内能。
考查内能与物体温度之间的关系。
考查对热量的理解，了解对热量的定义和单位以及热传递等。
（2）理解物体的内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，由于物体分子的运动是永远不会停息的，物体在任何温度下、任何时刻都具有内能。
热量是一个过程量，只有发生了热传递，有了内能的转移，才能讨论热量问题，热量的大小与物体的多少、物体的温度的高低没有关系。不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体具有的热量的多少。
4．温度、热量与内能的关系
（1）考向：温度、热量与内能的关系是考试的热点，主要考查对温度、内能、热量关系的理解和掌握。
（2）内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是状态物理量，而热量则是过程物理量。物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加。三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。
5．热传递和做功改变物体内能
（1）考向：理解改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，且二者在改变内能上是等效。
（2）热传递过程中吸热物体内能增加，放热物体内能减少，最终二者温度相同。用做功的方式改变物体的内能，实质是不同形式的能之间的转化；外界对物体做功，机械能转化为内能，物体内能增加；物体对外界做功，内能转化为机械能，内能减少。
6．比热容的概念及其计算
（1）考向：对比热容的特点，要掌握其物理意义，真正理解是物质本身一种特性的真正含义。了解比热容知识在生活中的应用，理论联系实际。
（2）对于同一种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态时，比热容是不同的。
对水的比热容大的理解：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的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
7．热量的计算和热平衡方程的应用
（1）考向：要掌握热量公式，关于热量计算公式涉及到两个物体热量、质量、温度变化量、比热容的比值。要掌握和运用吸热公式Q吸＝cm△t。
在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放＝Q吸，把这个关系叫热平衡方程。
（2）应用热量公式解题应注意的几个问题：
①质量的单位要用千克；②注意识别和恰当地使用有关“温度变化”的用词，一定要分清初温、末温，升高了、升高到（或降低了、降低到）的温度含义，要根据题意作出正确的判断；③应用热量公式的条件是物质的状态不能改变，若不考虑这个因素，计算结果就会出现错误。
在使用热量公式进行计算时，首先各物理量的单位必须统一用国际单位；其次，对有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱套；注意分清“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的都是温度的改变量△t，而不是温度t；而“升高到”“降低到”对应的才是物体的末温t，另外，还要会对公式进行变形，求其中的任意一个量，如c＝，△t＝，吸热时t＝t0+，放热时t＝t0﹣；最后还要注意对热平衡方程（Q吸＝Q放）的应用，即在热传递过程中，如果没有能量损失，高温物体降温放出的热量就等于低温物体升高所吸收的热量。
8．比较不同物质吸热能力的实验探究
（1）考向：实验方法——控制变量法，转换法；
选择相同的热源目的——以保证相同加热时间释放的热量相同；
使用电加热器代替酒精灯的好处——易于控制产生热量的多少；
实验中不断搅拌的目的——使液体受热均匀；
结论——相同质量不同物体，吸收相同的热量后升高的温度不同，比热容大的升高的温度低；
实验中，物质吸收热量的多少是通过加热时间来控制的。
二、常考题型
（1）选择题：常考热点生活中常见的扩散现象，分子间的作用力，内能和热量的概念，温度、热量与内能的关系，热传递的概念与方式，热传递和做功改变物体内能，比热容的概念及其计算，热量的计算。
（2）填空题：常考热点分子间的作用力、内能和热量的概念、热量的计算，比较不同物质吸热的情况的实验。
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