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专题06 物体的内能
学知识·讲典例 1
知识点01 内能的概念 1
知识点02 改变内能的两种方式 3
知识点03 比热容 5
知识点04 热量计算 7
知识点05 燃料的热值 7
知识点06 化学反应中的能量变化 9
练基础·过关测 10
学知识·讲典例
知识点01 内能的概念
1.分子动能：分子无规则热运动具有的能，温度越高，分子动能越大。
2.分子势能：分子间存在相互作用力产生的势能。
3.内能定义：物体内部所有分子热动能与分子势能的总和，单位焦耳（J），也称热能。
4.特点
① 普遍性：无论高温钢水、低温冰雪，一切物体任何状态都具有内能；
② 影响因素：同种物质，质量越大、温度越高，内能越大，物态改变内能也会变化；
③ 内能≠机械能：内能是微观分子能量总和，永远不为零；机械能是物体宏观运动或形变能量，可以为零，二者可相互转化。
5. 内能和机械能的区别和联系
内能 机械能
影响因素 与物体的温度、质量等有关 与物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变有关
大小 内能 = 分子动能 + 分子势能；内能不可能为零 机械能 = 动能 + 势能；机械能可以为零
相同点 都是能的形式，具有能的物体都能够对外做功
联系 一个物体可以同时具有机械能和内能，机械能和内能可以相互转化
【例1】下列说法中正确的是（　　）
A．静止在地面上的冰块没有内能
B．空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多
C．动能大的物体内能一定大
D．自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能
【即练1】下列有关内能和机械能等的说法正确的是（　　）
A．一杯热水有内能，一块冰块没有内能
B．同一物体当它机械能增大时，内能也增大
C．一个物体机械能为零时，内能可能很大
D．物体的运动速度减慢，它的内能也会减小
知识点02 改变内能的两种方式
1.热传递
（1）发生条件：两物体或同一物体不同部位存在温度差；
（2）终止条件：温度相同。
（3）能量变化：能量从高温物体转移到低温物体，能的形式不变。
（4）热量定义：热传递过程中转移内能的多少，是过程量。只能说吸收或放出热量，不能说物体 “含有热量”。
（5）规律：吸热内能增加，放热内能减少，吸放热多少等于内能变化量。
2.做功
（1） 探索活动：做功能否改变物体的内能
活动一
①活动设计：在透明塑料针筒前端钻一个小孔，插入探针温度计并用热熔胶密封。向外拉动针筒活塞使针筒内的空气积达到最大时，再堵住针筒口，用力压缩筒内的空气。
②现象及分析：探针温度计示数变大，针筒活塞压缩空气做功，空气内能增大、温度升高。
③结论：外界对物体做功，物体的内能增加。
活动二
①活动设计：烧瓶内装少量水，并滴入几滴酒精，水的上方有水蒸气和酒精蒸气，塞紧塞子后用气筒往瓶内打气。
②现象及分析：塞子跳出时，瓶内出现白雾。其原因是瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，水蒸气和酒精蒸气液化成小液滴。
③结论：物体对外做功，物体内能减少。
（2）能量变化：机械能和内能相互转化，做功多少等于内能改变量。
（3）常见实例：搓手、钻木取火、摩擦生热、打气筒发热。
3.二者关系：做功、热传递改变内能效果完全等效，仅通过末状态无法判断改变方式。
方法技巧：改变物体内能的方式的识别方法
（1） 抓住关键词判断内能改变方式：凡是带有 “加热”“升温” 等词语来描述物体温度变化的情景，一般是通过热传递的方式改变物体的内能；凡是带有 “压缩”“搓手”“摩擦”“拧弯” 等词语描述运动形式的情景，一般是通过做功的方式改变物体的内能。
（2） 利用能量变化方式判断改变内能方式：物体间若发生了内能与其他形式的能之间的转化，就是通过做功改变物体的内能；若只发生了能的转移，就是通过热传递改变物体的内能。
拓展：温度、内能、热量辨析
1.温度（状态量）：表征分子运动剧烈程度；升温内能增加，但吸热温度不一定升高，如晶体熔化。
2.内能（状态量）：物体固有能量；内能大温度不一定高。
3.热量（过程量）：只存在热传递过程，无传递则无热量。
【例2】篆体中“煮”的写法如图所示，表示用火烧煮食物，下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是（　　）
A．钻木取火
B．弯折铁丝
C．水蒸气顶起壶盖
D．可乐中加冰
【即练2】如图，在一个厚玻璃筒的底部，放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。该实验说明（　　）
A．压缩气体做功能增加物体内能
B．热传递能改变物体内能
C．气体膨胀做功能减小物体内能
D．做功和热传递是等效的
知识点03 比热容
1.定义：一定质量物质升温吸收热量，与质量、升温乘积的比值，符号c。
2.公式： Q=cmt
Q：吸收（或放出）的热量（单位：J）
m：物质的质量（单位：kg）
t：温度的变化量、表示物体升高（或降低）的温度（单位：）
2.单位：J/(kg·)；水的比热容4.2103 J/(kg·)。
3.物理意义：1kg 水升高或降低 1℃，吸收或放出4.2103 J热量。
4.特性：
（1）比热容是物质的一种特性，同种物质在相同状态下的比热容是一定的，但在不同的状态下，比热容不相同。比如水的比热容是4.2103 J/(kg·)，而冰的比热容是2.1103 J/(kg·)。
（2） 比热容与物质的种类、状态有关，与物质的质量、温度、吸收或放出的热量无关。
5.水比热容大的应用
（1） 水的比热容比较大，相同质量的水和其他物质相比，在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化要小些。
① 生物体内的水比例较高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快，对生物体造成伤害。
② 在同样的阳光照射条件下，白天沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚沿海地区温度降低也慢。因此，一天之内内陆地区的气温变化比沿海地区大。
（2） 水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高（或降低）相同的温度，水吸收或放出的热量较多，用水作冷却剂或取暖介质效果更好。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。
【例3】用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是（　　）
A．液体A的比热容比B的大
B．液体A与B的比热容之比为1：2
C．加热相同时间，液体B吸收的热量比A吸收的热量多
D．液体A和B升高相同的温度，A吸收的热量较多
【即练3】最近气温大幅度下降，家庭取暖设备投入使用。图甲为油汀取暖器，当中的导热油尤为关键，要求通电后导热油能尽可能快地升温。现在有质量、初温相同的两种材料甲、乙，在相同的加热条件下，甲、乙的温度与加热时间关系如图乙所示。试比较甲、乙两种材料的比热容c甲、c乙大小，并判断用哪种材料更适合做导热油（　　）
A．c甲＞c乙，选乙材料 B．c甲＞c乙，选甲材料
C．c甲＜c乙，选乙材料 D．c甲＜c乙，选甲材料
知识点04 热量计算
1.升温吸热：Q吸=cm(t-t0)
t0初温，t末温，t=t- t0升高温度
2.降温放热：Q放=cm (t0 - t)，t = t0 - t降低温度
3.通用公式：Q=cmt，仅适用于物态不变的升温、降温过程。
4.热平衡方程：无热量损耗时，高温放出热量 = 低温吸收热量，Q吸=Q放。
【例4】如图所示，“木桶鱼”是在木桶内放入高温的鹅卵石，再加入调制好的鱼汤，通过 的方式使汤沸腾，完成烹饪。烹饪过程中可以闻到鱼汤的香味，这是 现象。若一份标准分量的木桶鱼有4kg的鱼汤，鱼汤的初始温度为30℃，则至少需要初温为300℃的鹅卵石 kg才能使鱼汤烧开。（在l标准大气压下）[c水＝4.2×103J/（kg ℃），c鹅卵石＝0.8×103J/（kg ℃）]
【即练4】淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或盐水中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却。[已知该金属的比热容为0.49×103J/（kg ℃）]
（1）金属块温度的降低是通过 的方式改变了其内能。
（2）若用于冷却的水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），油的比热容为2.1×103J/（kg ℃）盐水的比热容为3.8×103J/（kg ℃），其中 升温最慢。
（3）金属块在冷却过程中放出多少热量？
知识点05 燃料的热值
1. 燃料：木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料，燃料燃烧放出热量，将贮存在燃料中的化学能转化为内能。
2.热值定义：一定质量的某种燃料完全燃烧放出的热量与它的质量的比，叫作这种燃料的热值，用符号q表示。1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，符号q。
对完全燃烧的理解
（1）完全燃烧含义：氧气充足、烧完、烧尽；
（2）条件：只有在完全燃烧时放出的热量与其质量之比才是这种燃料的热值；
（3）注意：用没有完全燃烧时放出的热量计算出的热值比实际值偏小，但这时不能说燃料的热值变小。
3.单位：固液J/kg；气体J/m3。
4.计算公式
（1）固液体燃料：Q放=mq
Q放：燃料完全燃烧放出的热量，单位： J；
q：燃料热值，单位： J/kg；
m：燃料的质量，单位： kg。
（2）气体燃料：Q放=Vq
5.特性：热值是燃料固有属性，只和燃料种类有关，与质量、燃烧是否完全无关。
6.燃料利用率提升途径：充分燃烧、减少散热损失；热效率：=100%。
【例5】人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们 （填“热值”“热量”或“比热容”）不同。完全燃烧0.14米3的天然气可放出 焦的热量。（天然气热值为3.0×107焦/米3）
【即练5】小宁在妈妈的指导下练习炒菜时，用天然气将质量为0.04kg的菜油加热，若使用的天然气体积为2×10﹣4m3且天然气完全燃烧释放出的热量有50%被菜油吸收。
[取，天然气的热值为4×107J/m3]
（1）天然气完全燃烧放出的热量为 J。
（2）菜油升高的温度为 ℃
知识点06 化学反应中的能量变化
1.探索活动
（1）如图所示，将一段镁（Mg）放入试管中，加入少量稀盐酸（稀HCl），用手触摸试管外壁。
（2）用研钵将约20g氢氧化钡（Ba(OH)2）晶体磨成粉末，倒入一只小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵 (NH4Cl) 晶体，用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻，提起小烧杯。记录观察到的现象。
（3）将上述两个实验反应后容器温度变化情况填到记录表中。
实验反应 反应后容器温度变化情况
Mg与HCl反应
Ba(OH)2与NH4Cl反应
2.放热反应：反应过程向外释放热量，体系温度升高。
如：燃烧、镁和稀盐酸、生石灰加水。
3.吸热反应：反应吸收外界热量，体系温度降低。
如：氢氧化钡和氯化铵、碳酸钙高温分解、碳还原二氧化碳。
4.本质：化学能与内能之间相互转化。
【例6】据记载：在虎门销烟中，把烟土倒入盐水池浸泡，再投入生石灰，生石灰遇水便沸，烟土湮灭。吗啡（化学式C17H19NO3）是烟土中最主要的生物碱，吸食容易成瘾，危害极大。
（1）生石灰“遇水便沸”，说明生石灰与水反应 （填“放热”或“吸热”）；
（2）生石灰与水生成Ca（OH）2，请写出Ca（OH）2的一种用途： 。
【即练6】化学反应过程中常伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为吸收或放出热量。小明通过实验研究氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应时的能量变化。将大约20g已研细的氢氧化钡晶体倒入烧杯中，再把烧杯放在事先已洒上少量水的玻璃片上，然后向烧杯内加入大约10g氯化铵晶体，并用玻璃棒迅速搅拌后静置片刻，提起烧杯，发现玻璃片与烧杯底部粘在一起，玻璃片上的水结成了冰（如图所示）。
（1）由实验可知，氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应时 热量。
（2）实验过程中，小明闻到了一股刺激性气味，说：“怎么像厕所里的气味？”这是因为反应生成了氨气，化学式为 。
练基础·过关测
1．西湖龙井以“色绿、香郁、味醇、形美”四绝闻名。小科发现喝茶过程中蕴含着丰富的科学知识，下列说法合理的是（　　）
A．杯口冒出的“白气”是水汽化形成的
B．向杯口不断吹气是通过做功来降温
C．热茶有内能，冷的茶就不具有内能
D．茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动
2．如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中（　　）
A．吸热，内能增加 B．吸热，内能减少
C．放热，内能增加 D．放热，内能减少
3．长征十号（载人登月主力）于2026年2月成功完成低空演示验证+梦舟飞船逃逸试验，验证了海上网系回收关键技术，为后续可复用载人火箭奠定基础。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（　　）
A．比热容大 B．热值大
C．所含热量多 D．内能大
4．将盛有冷水的小烧杯放入盛有热水的大烧杯中，用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图象。忽略该过程中的热损失，由该图像可知（　　）
A．热水降低的温度等于冷水升高的温度
B．热水降温的速度等于冷水升温的速度
C．热水放出的热量大于冷水吸收的热量
D．大烧杯中热水的质量小于小烧杯中冷水的质量
5．如图所示用同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知（c水＝4.2×103J/（kg ℃），q酒精＝3×107J/kg），下列说法中（　　）
①c乙＝2.4×103J/（kg ℃）
②乙的吸热能力大干甲的吸热能力
③0～8min乙吸收的热量为3.36×104J
④甲液体是水
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有③④正确 D．只有①④正确
6．小科利用易拉罐等器材制作了如图所示的蒸汽轮机模型。实验时，点燃酒精灯，当易拉罐中的水大量汽化时，水蒸气便会从管口冲出，推动扇叶和转轴一起在支架上转动。
（1）点燃酒精灯后，易拉罐中水的内能会增大。这种改变内能的方式是 。
（2）随着酒精的燃烧，酒精灯内剩余酒精的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
7．小金家自来水温度为20℃，他把燃气热水器输出热水的温度设定为40℃。某次用热水40kg，这些热水吸收的热量是 J；若热水器加热效率为84%，则需要完全燃烧 m3的天然气。（c水＝4.2×103J/kg ℃，q天然气＝4.0×107J/m3）
8．如图为热水与冷水混合后的温度随时间变化的图像，不考虑热量散失，热水质量10kg，请回答下列问题：
（1）当冷、热水混合后，达到热平衡时的温度为 ℃。
（2）热水放出的热量与冷水吸收的热量 （选填“相等”或“不相等”）。
（3）由图可知，冷水的质量 （选填“大于”“小于”或“等于”） 10kg。
9．小柯利用如图装置探究水和煤油的吸热性质，并得到了一组实验数据如下表。
物质名称 液体质量m/g 液体初温t1/℃ 液体末温t2/℃ 加热时间t/min
水 130 28.5 57 6.2
煤油 130 28.5 75 6.2
（1）除了图中显示的器材，完成此实验还需要天平和 ；
（2）实验中水和煤油放在同一个烧杯进行水浴加热的目的是 ；
（3）通过表格数据分析可知：质量相同的不同物质，吸收相同的热量时，升高的温度 （填“相同”/“不同”）；
（4）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），则煤油的比热容为 。
10．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，如图为某品牌太阳能热水器，每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在4小时的有效照射时间内，可将热水器中水的质量为200kg、初温为20℃的水温度升高到30℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），试求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q吸。
（2）热水器的效率η。
（3）若改用燃气灶来加热这些水，燃气灶的效率η为40%，则需要完全燃烧多少m3煤气（煤气的热值q＝4.2×107J/m3）。
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专题06 物体的内能
学知识·讲典例 1
知识点01 内能的概念 1
知识点02 改变内能的两种方式 3
知识点03 比热容 6
知识点04 热量计算 8
知识点05 燃料的热值 10
知识点06 化学反应中的能量变化 11
练基础·过关测 13
学知识·讲典例
知识点01 内能的概念
1.分子动能：分子无规则热运动具有的能，温度越高，分子动能越大。
2.分子势能：分子间存在相互作用力产生的势能。
3.内能定义：物体内部所有分子热动能与分子势能的总和，单位焦耳（J），也称热能。
4.特点
① 普遍性：无论高温钢水、低温冰雪，一切物体任何状态都具有内能；
② 影响因素：同种物质，质量越大、温度越高，内能越大，物态改变内能也会变化；
③ 内能≠机械能：内能是微观分子能量总和，永远不为零；机械能是物体宏观运动或形变能量，可以为零，二者可相互转化。
5. 内能和机械能的区别和联系
内能 机械能
影响因素 与物体的温度、质量等有关 与物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变有关
大小 内能 = 分子动能 + 分子势能；内能不可能为零 机械能 = 动能 + 势能；机械能可以为零
相同点 都是能的形式，具有能的物体都能够对外做功
联系 一个物体可以同时具有机械能和内能，机械能和内能可以相互转化
【例1】下列说法中正确的是（　　）
A．静止在地面上的冰块没有内能
B．空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能多
C．动能大的物体内能一定大
D．自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能
【答案】D
【解答】解：A、静止在地面上的冰块有内能，因为一切物体都具有内能。故A不正确。
B、空中飞行的飞机和地面上静止的火车的内能无法比较，因为内能的大小和温度、质量、状态等有关。故B不正确。
C、动能大的物体内能不一定大，因为内能和动能是两种不同形式的能，两者的大小没什么关系。故C不正确。
D、自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能，因为一切物体都具有内能。故D正确。
故选：D。
【即练1】下列有关内能和机械能等的说法正确的是（　　）
A．一杯热水有内能，一块冰块没有内能
B．同一物体当它机械能增大时，内能也增大
C．一个物体机械能为零时，内能可能很大
D．物体的运动速度减慢，它的内能也会减小
【答案】C
【解答】解：A．一切物体都具有内能，冰块也具有内能，故A错误；
B．机械能与内能无关，同一物体当它机械能增大时，内能不一定增大，故B错误；
C．一切物体都具有内能，一个物体机械能为零时，内能可能很大，故C正确；
D．内能的大小与物体的运动速度无关，故D错误。
故选：C。
知识点02 改变内能的两种方式
1.热传递
（1）发生条件：两物体或同一物体不同部位存在温度差；
（2）终止条件：温度相同。
（3）能量变化：能量从高温物体转移到低温物体，能的形式不变。
（4）热量定义：热传递过程中转移内能的多少，是过程量。只能说吸收或放出热量，不能说物体 “含有热量”。
（5）规律：吸热内能增加，放热内能减少，吸放热多少等于内能变化量。
2.做功
（1） 探索活动：做功能否改变物体的内能
活动一
①活动设计：在透明塑料针筒前端钻一个小孔，插入探针温度计并用热熔胶密封。向外拉动针筒活塞使针筒内的空气积达到最大时，再堵住针筒口，用力压缩筒内的空气。
②现象及分析：探针温度计示数变大，针筒活塞压缩空气做功，空气内能增大、温度升高。
③结论：外界对物体做功，物体的内能增加。
活动二
①活动设计：烧瓶内装少量水，并滴入几滴酒精，水的上方有水蒸气和酒精蒸气，塞紧塞子后用气筒往瓶内打气。
②现象及分析：塞子跳出时，瓶内出现白雾。其原因是瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，水蒸气和酒精蒸气液化成小液滴。
③结论：物体对外做功，物体内能减少。
（2）能量变化：机械能和内能相互转化，做功多少等于内能改变量。
（3）常见实例：搓手、钻木取火、摩擦生热、打气筒发热。
3.二者关系：做功、热传递改变内能效果完全等效，仅通过末状态无法判断改变方式。
方法技巧：改变物体内能的方式的识别方法
（1） 抓住关键词判断内能改变方式：凡是带有 “加热”“升温” 等词语来描述物体温度变化的情景，一般是通过热传递的方式改变物体的内能；凡是带有 “压缩”“搓手”“摩擦”“拧弯” 等词语描述运动形式的情景，一般是通过做功的方式改变物体的内能。
（2） 利用能量变化方式判断改变内能方式：物体间若发生了内能与其他形式的能之间的转化，就是通过做功改变物体的内能；若只发生了能的转移，就是通过热传递改变物体的内能。
拓展：温度、内能、热量辨析
1.温度（状态量）：表征分子运动剧烈程度；升温内能增加，但吸热温度不一定升高，如晶体熔化。
2.内能（状态量）：物体固有能量；内能大温度不一定高。
3.热量（过程量）：只存在热传递过程，无传递则无热量。
【例2】篆体中“煮”的写法如图所示，表示用火烧煮食物，下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是（　　）
A．钻木取火
B．弯折铁丝
C．水蒸气顶起壶盖
D．可乐中加冰
【答案】D
【解答】解：“煮”表示用火烧煮食物，烧煮食物时，食物吸收热量，内能增加，是通过热传递改变内能。
A．钻木取火时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功方式改变内能，故A不符合题意；
B．弯折铁丝时，机械能转化为内能，是通过做功改变内能，故B不符合题意；
C．水蒸气顶起壶盖，水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，是通过做功改变内能，故C不符合题意；
D．可乐中加冰，可乐会放出热量，是通过热传递改变可乐的内能，故D符合题意。
故选：D。
【即练2】如图，在一个厚玻璃筒的底部，放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。该实验说明（　　）
A．压缩气体做功能增加物体内能
B．热传递能改变物体内能
C．气体膨胀做功能减小物体内能
D．做功和热传递是等效的
【答案】A
【解答】解：快速压下活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，达到浸乙醚棉花的着火点，棉花燃烧。A、快速压下活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，达到浸乙醚棉花的着火点，棉花燃烧，故A符合题意。
B、该实验是做功改变内能，不是热传递，故B不合题意。
C、实验是压缩气体，不是气体膨胀做功，故B不合题意。
D、实验没有涉及做功和热传递的等效性，故B不合题意。故选：A。
知识点03 比热容
1.定义：一定质量物质升温吸收热量，与质量、升温乘积的比值，符号c。
2.公式： Q=cmt
Q：吸收（或放出）的热量（单位：J）
m：物质的质量（单位：kg）
t：温度的变化量、表示物体升高（或降低）的温度（单位：）
2.单位：J/(kg·)；水的比热容4.2103 J/(kg·)。
3.物理意义：1kg 水升高或降低 1℃，吸收或放出4.2103 J热量。
4.特性：
（1）比热容是物质的一种特性，同种物质在相同状态下的比热容是一定的，但在不同的状态下，比热容不相同。比如水的比热容是4.2103 J/(kg·)，而冰的比热容是2.1103 J/(kg·)。
（2） 比热容与物质的种类、状态有关，与物质的质量、温度、吸收或放出的热量无关。
5.水比热容大的应用
（1） 水的比热容比较大，相同质量的水和其他物质相比，在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化要小些。
① 生物体内的水比例较高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快，对生物体造成伤害。
② 在同样的阳光照射条件下，白天沿海地区比内陆地区升温慢，夜晚沿海地区温度降低也慢。因此，一天之内内陆地区的气温变化比沿海地区大。
（2） 水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高（或降低）相同的温度，水吸收或放出的热量较多，用水作冷却剂或取暖介质效果更好。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。
【例3】用相同的电加热器分别给质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图所示的是它们的温度随加热时间的变化图像。下列说法正确的是（　　）
A．液体A的比热容比B的大
B．液体A与B的比热容之比为1：2
C．加热相同时间，液体B吸收的热量比A吸收的热量多
D．液体A和B升高相同的温度，A吸收的热量较多
【答案】B
【解答】解：AB．用相同的电加热器，加热相同时间，电加热器放出的热量相同，根据Q＝cmΔt可知，在质量相等、升高相同的温度时，A的加热时间为10min，B的加热时间为20min，加热时间之比为1：2，吸收的热量之比为QA：QB＝1：2。
A与B的比热容之比为
故A错误，B正确；
C．分别用两只完全相同的电加热器加热，相同的时间内吸收的热量相等，故C错误；
D．由图象可以看出，当升高的温度相同时，B的加热时间更长，说明B吸收的热量更多，故D错误。
故选：B。
【即练3】最近气温大幅度下降，家庭取暖设备投入使用。图甲为油汀取暖器，当中的导热油尤为关键，要求通电后导热油能尽可能快地升温。现在有质量、初温相同的两种材料甲、乙，在相同的加热条件下，甲、乙的温度与加热时间关系如图乙所示。试比较甲、乙两种材料的比热容c甲、c乙大小，并判断用哪种材料更适合做导热油（　　）
A．c甲＞c乙，选乙材料 B．c甲＞c乙，选甲材料
C．c甲＜c乙，选乙材料 D．c甲＜c乙，选甲材料
【答案】D
【解答】解：已知两种液体质量相等，由图象可以看出：在加热相同时间即吸收热量相同时，甲液体升高的温度更大，由公式Q吸＝cmΔt，可知c甲＜c乙；由于c甲＜c乙，加热相同时间，两种液体吸收的热量相同，甲温度升高快，所以选甲材料，故D正确；
故选：D。
知识点04 热量计算
1.升温吸热：Q吸=cm(t-t0)
t0初温，t末温，t=t- t0升高温度
2.降温放热：Q放=cm (t0 - t)，t = t0 - t降低温度
3.通用公式：Q=cmt，仅适用于物态不变的升温、降温过程。
4.热平衡方程：无热量损耗时，高温放出热量 = 低温吸收热量，Q吸=Q放。
【例4】如图所示，“木桶鱼”是在木桶内放入高温的鹅卵石，再加入调制好的鱼汤，通过　热传递　 的方式使汤沸腾，完成烹饪。烹饪过程中可以闻到鱼汤的香味，这是　扩散　 现象。若一份标准分量的木桶鱼有4kg的鱼汤，鱼汤的初始温度为30℃，则至少需要初温为300℃的鹅卵石　7.35　 kg才能使鱼汤烧开。（在l标准大气压下）[c水＝4.2×103J/（kg ℃），c鹅卵石＝0.8×103J/（kg ℃）]
【答案】热传递；扩散；7.35。
【解答】解：在制作过程中，鱼吸收热量，温度升高，内能增加，这是通过热传递的方式来增加内能的；
烹饪过程中可以闻到鱼汤的香味，是香味分子发生了扩散现象，是由物质的分子在不停地做无规则运动形成的；
鱼汤吸收的热量为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×4kg×（100℃﹣30℃）＝1.176×105J。
若不计热量损失，Q放＝Q吸＝1.176×105J。
至少需要鹅卵石的质量为：
m′7.35kg。
故答案为：热传递；扩散；7.35。
【即练4】淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或盐水中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却。[已知该金属的比热容为0.49×103J/（kg ℃）]
（1）金属块温度的降低是通过　热传递　 的方式改变了其内能。
（2）若用于冷却的水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），油的比热容为2.1×103J/（kg ℃）盐水的比热容为3.8×103J/（kg ℃），其中　水　 升温最慢。
（3）金属块在冷却过程中放出多少热量？
【答案】（1）热传递；（2）水；
（3）2.94×105J。
【解答】解：（1）金属块与空气之间存在温度差，通过热传导、对流等热传递形式散失热量，因此金属块温度的降低是通过热传递的方式改变了内能；（2）根据Q＝cmΔt，在吸收相同热量（Q）、质量（m）相同的情况下，比热容c越大，温度变化Δt越小，升温越慢；对比比热容：（水）4.2×103J/（kg ℃）＞（盐水）3.8×103J/（kg ℃）＞（油）为2.1×103J/（kg ℃），因此水升温最慢；（3）已知金属块的质量m＝1.5kg，初温t0＝420℃，末温t＝20℃，比热容c＝0.49×103J/（kg ℃），根据放热公式：Q放＝cm（t0﹣t）＝0.49×103J/（kg ℃）×1.5kg×（420℃﹣20℃）＝2.94×105J；故答案为：
（1）热传递；（2）水；
（3）2.94×105J。
知识点05 燃料的热值
1. 燃料：木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料，燃料燃烧放出热量，将贮存在燃料中的化学能转化为内能。
2.热值定义：一定质量的某种燃料完全燃烧放出的热量与它的质量的比，叫作这种燃料的热值，用符号q表示。1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，符号q。
对完全燃烧的理解
（1）完全燃烧含义：氧气充足、烧完、烧尽；
（2）条件：只有在完全燃烧时放出的热量与其质量之比才是这种燃料的热值；
（3）注意：用没有完全燃烧时放出的热量计算出的热值比实际值偏小，但这时不能说燃料的热值变小。
3.单位：固液J/kg；气体J/m3。
4.计算公式
（1）固液体燃料：Q放=mq
Q放：燃料完全燃烧放出的热量，单位： J；
q：燃料热值，单位： J/kg；
m：燃料的质量，单位： kg。
（2）气体燃料：Q放=Vq
5.特性：热值是燃料固有属性，只和燃料种类有关，与质量、燃烧是否完全无关。
6.燃料利用率提升途径：充分燃烧、减少散热损失；热效率：=100%。
【例5】人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们　热值　 （填“热值”“热量”或“比热容”）不同。完全燃烧0.14米3的天然气可放出　4.2×106 焦的热量。（天然气热值为3.0×107焦/米3）
【答案】热值；4.2×106。
【解答】解：热值是燃料的一种特性，由于干木柴、煤的热值不同，所以它们的放热本领不同；
完全燃烧0.14m3的天然气放出的热量：
Q放＝Vq＝0.14m3×3.0×107J/m3＝4.2×106J。
故答案为：热值；4.2×106。
【即练5】小宁在妈妈的指导下练习炒菜时，用天然气将质量为0.04kg的菜油加热，若使用的天然气体积为2×10﹣4m3且天然气完全燃烧释放出的热量有50%被菜油吸收。
[取，天然气的热值为4×107J/m3]
（1）天然气完全燃烧放出的热量为 　8×103 J。
（2）菜油升高的温度为 　50　 ℃
【答案】8×103；50。
【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝2×10﹣4m3×4×107J/m3＝8×103J；
（2）由η100%可得菜油吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝50%×8×103J＝4×103J，
由Q吸＝cmΔt知，菜油升高的温度：
Δt50℃。
故答案为：8×103；50。
知识点06 化学反应中的能量变化
1.探索活动
（1）如图所示，将一段镁（Mg）放入试管中，加入少量稀盐酸（稀HCl），用手触摸试管外壁。
（2）用研钵将约20g氢氧化钡（Ba(OH)2）晶体磨成粉末，倒入一只小烧杯中。在一玻璃片上洒上少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵 (NH4Cl) 晶体，用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻，提起小烧杯。记录观察到的现象。
（3）将上述两个实验反应后容器温度变化情况填到记录表中。
实验反应 反应后容器温度变化情况
Mg与HCl反应
Ba(OH)2与NH4Cl反应
2.放热反应：反应过程向外释放热量，体系温度升高。
如：燃烧、镁和稀盐酸、生石灰加水。
3.吸热反应：反应吸收外界热量，体系温度降低。
如：氢氧化钡和氯化铵、碳酸钙高温分解、碳还原二氧化碳。
4.本质：化学能与内能之间相互转化。
【例6】据记载：在虎门销烟中，把烟土倒入盐水池浸泡，再投入生石灰，生石灰遇水便沸，烟土湮灭。吗啡（化学式C17H19NO3）是烟土中最主要的生物碱，吸食容易成瘾，危害极大。
（1）生石灰“遇水便沸”，说明生石灰与水反应　放热　 （填“放热”或“吸热”）；
（2）生石灰与水生成Ca（OH）2，请写出Ca（OH）2的一种用途：　改良酸性土壤　 。
【答案】（1）放热；
（2）改良酸性土壤。
【解答】解：（1）生石灰“遇水便沸”，说明生石灰与水反应是放热反应；
（2）Ca（OH）2可以用于改良酸性土壤。
故答案为：（1）放热；
（2）改良酸性土壤。
【即练6】化学反应过程中常伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为吸收或放出热量。小明通过实验研究氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应时的能量变化。将大约20g已研细的氢氧化钡晶体倒入烧杯中，再把烧杯放在事先已洒上少量水的玻璃片上，然后向烧杯内加入大约10g氯化铵晶体，并用玻璃棒迅速搅拌后静置片刻，提起烧杯，发现玻璃片与烧杯底部粘在一起，玻璃片上的水结成了冰（如图所示）。
（1）由实验可知，氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应时　吸收　 热量。
（2）实验过程中，小明闻到了一股刺激性气味，说：“怎么像厕所里的气味？”这是因为反应生成了氨气，化学式为　NH3 。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）由玻璃片上的水结成了冰说明了氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应时吸收热量。
（2）由于氯化铵能与氢氧化钡反应生成了氨气，氨气有刺激性气味。所以，实验过程中，小明闻到了一股刺激性气味，像厕所里的气味，这是因为反应生成了NH3。
故答案为：（1）吸收；（2）NH3。
练基础·过关测
1．西湖龙井以“色绿、香郁、味醇、形美”四绝闻名。小科发现喝茶过程中蕴含着丰富的科学知识，下列说法合理的是（　　）
A．杯口冒出的“白气”是水汽化形成的
B．向杯口不断吹气是通过做功来降温
C．热茶有内能，冷的茶就不具有内能
D．茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动
【答案】D
【解答】解：A、杯口冒出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠。汽化是物质由液态变为气态的过程，而“白气”是气态水蒸气液化后的液态小水珠，并非汽化现象，故A错误。
B、向杯口吹气时，加快了杯口上方空气的流动速度，从而加快了茶水的蒸发。蒸发过程需要吸收热量，使茶水温度降低，此过程是通过热传递改变内能，而非做功，故B错误。
C、内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，一切物体在任何温度下都具有内能。冷的茶分子仍在运动，分子间也存在相互作用，因此冷的茶同样具有内能，故C错误。
D、茶香扑鼻是扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，故D正确。
故选：D。
2．如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中（　　）
A．吸热，内能增加 B．吸热，内能减少
C．放热，内能增加 D．放热，内能减少
【答案】A
【解答】解：点灯后，水吸收热量，温度升高，内能增加。
故选：A。
3．长征十号（载人登月主力）于2026年2月成功完成低空演示验证+梦舟飞船逃逸试验，验证了海上网系回收关键技术，为后续可复用载人火箭奠定基础。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（　　）
A．比热容大 B．热值大
C．所含热量多 D．内能大
【答案】B
【解答】解：热值是燃料的一种特性，火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的热值高，完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料，液态氢放出的热量多，故B正确，ACD错误。
故选：B。
4．将盛有冷水的小烧杯放入盛有热水的大烧杯中，用温度传感器测量两杯水的温度变化情况，绘制成如图所示的图象。忽略该过程中的热损失，由该图像可知（　　）
A．热水降低的温度等于冷水升高的温度
B．热水降温的速度等于冷水升温的速度
C．热水放出的热量大于冷水吸收的热量
D．大烧杯中热水的质量小于小烧杯中冷水的质量
【答案】D
【解答】解：AB、热平衡时，热水和冷水的末温相同，由图可知，热水的初温大于冷水的初温，所以热水降低的温度大于冷水升高的温度；在相同时间内，热水降温的速度大于冷水升温的速度，故AB错误；
CD、忽略热损失，热平衡时，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，根据Q＝cmΔt可知，热水的质量小于冷水 的质量，故C错误、D正确。
故选：D。
5．如图所示用同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知（c水＝4.2×103J/（kg ℃），q酒精＝3×107J/kg），下列说法中（　　）
①c乙＝2.4×103J/（kg ℃）
②乙的吸热能力大干甲的吸热能力
③0～8min乙吸收的热量为3.36×104J
④甲液体是水
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有③④正确 D．只有①④正确
【答案】C
【解答】解：①④由图2可知，液体甲的沸点为100℃，液体甲是水，
水从20℃加热到100℃所用的时间为8min，
水吸收的热量：
Q吸甲＝c水m水Δt水＝4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J，
加热4min水吸收的热量：
Q′吸甲Q吸甲3.36×104J＝1.68×104J，
加热相同的时间，液体甲和液体乙吸收的热量相同，则加热4min液体乙吸收的热量：
Q吸乙＝Q′吸甲＝1.68×104J，
由图2可知，加热4min液体乙升高的温度为Δt乙＝100℃﹣20℃＝80℃，
由Q吸＝cmΔt可知，液体乙的比热容：
c乙2.1×103J/（kg ℃），故①错误，④正确；
②c甲＝4.2×103J/（kg ℃），c乙＝2.1×103J/（kg ℃），c甲＞c乙，甲的吸热能力大干乙的吸热能力，故②错误；
③加热相同的时间，液体甲和液体乙吸收的热量相同，0～8min乙吸收的热量等于0～8min甲吸收的热量，也为3.36×104J，故③正确。
故选：C。
6．小科利用易拉罐等器材制作了如图所示的蒸汽轮机模型。实验时，点燃酒精灯，当易拉罐中的水大量汽化时，水蒸气便会从管口冲出，推动扇叶和转轴一起在支架上转动。
（1）点燃酒精灯后，易拉罐中水的内能会增大。这种改变内能的方式是　热传递　 。
（2）随着酒精的燃烧，酒精灯内剩余酒精的热值　不变　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1）热传递；（2）不变；
【解答】解：（1）点燃酒精灯后，易拉罐中水吸收热量，水的内能会增大，通过热传递的方式改变水的内能；
（2）热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与质量无关，随着酒精的燃烧，酒精灯内剩余酒精的热值不变；
故答案为：（1）热传递；（2）不变
7．小金家自来水温度为20℃，他把燃气热水器输出热水的温度设定为40℃。某次用热水40kg，这些热水吸收的热量是　3.36×106 J；若热水器加热效率为84%，则需要完全燃烧　0.1　 m3的天然气。（c水＝4.2×103J/kg ℃，q天然气＝4.0×107J/m3）
【答案】3.36×106；0.1。
【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×40kg×（40℃﹣20℃）＝3.36×106J；
（2）热水器加热效率为84%，由η可得天然气完全燃烧释放热量：Q放4×106J，
由Q放＝Vq得需要天然气的体积：
V0.1m3。
故答案为：3.36×106；0.1。
8．如图为热水与冷水混合后的温度随时间变化的图像，不考虑热量散失，热水质量10kg，请回答下列问题：
（1）当冷、热水混合后，达到热平衡时的温度为　40　 ℃。
（2）热水放出的热量与冷水吸收的热量　相等　 （选填“相等”或“不相等”）。
（3）由图可知，冷水的质量　大于　 （选填“大于”“小于”或“等于”） 10kg。
【答案】（1）40℃；（2）相等；（3）大于。
【解答】解：（1）图像中热水降温、冷水升温，最终水平段对应共同温度，即40℃。
（2）热量关系不考虑热量散失，热水放出的热量全部被冷水吸收，故Q放＝Q吸（相等）。
（3）冷水质量判断根据热平衡方程：cm冷（t t冷初）＝cm热（t热初 t）约去c，得：，由图可知：热水初温70℃，冷水初温约20℃，末温40℃。代入：1.5，故m冷＝15kg，大于10kg。
故答案为：（1）40℃；（2）相等；（3）大于。
9．小柯利用如图装置探究水和煤油的吸热性质，并得到了一组实验数据如下表。
物质名称 液体质量m/g 液体初温t1/℃ 液体末温t2/℃ 加热时间t/min
水 130 28.5 57 6.2
煤油 130 28.5 75 6.2
（1）除了图中显示的器材，完成此实验还需要天平和　秒表　 ；
（2）实验中水和煤油放在同一个烧杯进行水浴加热的目的是　使水和煤油在相同时间内吸收相同热量　 ；
（3）通过表格数据分析可知：质量相同的不同物质，吸收相同的热量时，升高的温度　不同　 （填“相同”/“不同”）；
（4）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），则煤油的比热容为　2.6×103J/（kg ℃）　 。
【答案】（1）秒表；
（2）使水和煤油在相同时间内吸收相同热量；
（3）不同；
（4）2.6×103J/（kg ℃）。
【解答】解：（1）实验中需要测量加热时间，所以除了图中器材和天平，还需要秒表或停表。
（2）水和煤油放在同一个烧杯进行水浴加热，目的是使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同。
（3）从表格数据看，水和煤油质量相同、加热时间相同以及初温相同，水的末温57℃，煤油的末温75℃，水和煤油升高的温度不同。所以，质量相同的不同物质，吸收相同的热量时，升高的温度不同。
（4）在加热6.2min内，水升高的温度为Δt水＝57℃﹣28.5℃＝28.5℃
煤油升高的温度为Δt煤油＝75℃﹣28.5℃＝46.5℃
水和煤油在6.2min内吸收的热量相同，即Q＝c煤油m煤油Δt煤油＝c水m水Δt水
所以，煤油的比热容为。
故答案为：（1）秒表；
（2）使水和煤油在相同时间内吸收相同热量；
（3）不同；
（4）2.6×103J/（kg ℃）。
10．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，如图为某品牌太阳能热水器，每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在4小时的有效照射时间内，可将热水器中水的质量为200kg、初温为20℃的水温度升高到30℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），试求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q吸。
（2）热水器的效率η。
（3）若改用燃气灶来加热这些水，燃气灶的效率η为40%，则需要完全燃烧多少m3煤气（煤气的热值q＝4.2×107J/m3）。
【答案】（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；（2）热水器的效率为50%；
（3）若改用燃气灶来加热这些水，燃气灶的效率为40%，则需要完全燃烧0.5m3煤气。
【解答】解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×200kg×（30℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）热水器4小时内接收到的太阳能：
E＝4.2×106J/h×4h＝1.68×107J，
热水器的效率：
η100%＝50%；
（3）燃气灶的效率η′＝40%，由η可得煤气完全燃烧放出的热量：
Q放2.1×107J，
由Q放＝Vq可得完全燃烧煤气的体积：
V0.5m3。
答：（1）热水器中的水吸收的热量为8.4×106J；
（2）热水器的效率为50%；
（3）若改用燃气灶来加热这些水，燃气灶的效率为40%，则需要完全燃烧0.5m3煤气。
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