分子热运动·内能·比热容
模块一
分子热运动
【一、知识点】
1．物质由分子构成物质分固态、液态和气态，皆由分子构成。固体物质分子排列紧凑，相互作用力较大；液体物质分子之间间隔较大，相互作用力较小；而气体物质分子的间隔很大，相互作用力也很小。
2．分子热运动
(1)现象解释
分子在物质中并不是一动不动的，它们时时刻刻在发生着扩散。例如：
二氧化氮与空气混合三分钟后，二氧化氮颜色变淡，同时在上边装有空气的瓶中出现淡棕色，说明两种气体发生了混合，即分子在不断运动。
调好的鸡尾酒在放置一段时间后，上下两种不同密度的液体发生混合，即液体分子也在不断运动。
铅块与金块五年后发生混合，说明两种分子在这几年之间相互渗透，在分界处以无明显界限，出现了“你中有我，我中有你”的效果，说明固体分子也在不停地运动，只是运动的速度很慢很慢。
(2)分子热运动定义
以上现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，即扩散现象。且扩散现象不局限于处在同一状态的不同物质之间，固液、气液、气固之间同样能发生扩散现象。
影响扩散现象的主要因素是温度，温度越高，扩散越快。由于分子的运动与温度有关，所以这种无规则的运动叫做分子的热运动，温度越高，热运动越剧烈。
(3)分子间存在引力与斥力
由于引力的存在，使得固体和液体能保持一定的体积，使分子不至散开；由于斥力的存在，使得分子间距很小的固体和液体很难进一步被压缩。
注：当分子间距过小时，作用力主要表现为斥力；当分子间距过大时，作用力主要表现为引力。
【二、例题精讲】
【例1】★★
用分子运动论对下列现象解释错误的是()
A．
花香四溢﹣﹣分子不停地运动
B．
破镜不能重圆﹣﹣分子间存在斥力
C．
氧气被压入钢瓶中﹣﹣分子间有间隙
D．
铁丝很难被拉断﹣﹣分子间存在引力
考点：
分子动理论的基本观点．
解析：
A、花的芳香类物质分子不停的做无规则的运动，通过扩散充满空间，所以花香四溢，解释正确，不符合题意；
B、破镜之所以不能重圆，是因为破碎的镜片间的距离较大，大于分子力的作用距离，并不是由分子间的斥力造成的，B解释正确，符合题意；
C、由于分子间存在间隙，氧气分子在压力作用下，分子间距变小，被压入钢瓶，解释正确，不符合题意；
D、由于钢丝分子间存在引力，所以钢丝很难被拉断，解释正确，不符合题意．
答案：
B
【测试题】
对下列常见现象的解释，正确的是()
A．
物体热胀冷缩，是因为分子的大小随温度的变化而改变
B．
破镜难圆，是因为分子间有排斥力
C．
桂花飘香，是因为分子在不停地运动
D．
水往低处流，是因为分子之间有引力
考点：
分子动理论的基本观点．
解析：
A．物体热胀冷缩，是因为物体的分子间的距离随温度的变化而变化，故A不正确；
B．破镜不能重圆，是因为玻璃分子间的距离大于分子直径的10倍以上，超出了分子力的作用范围，分子间的作用力就十分微弱，分子间几乎没有作用力，故B不正确；
C．花香四溢，是因为气体分子在不停地运动的结果，故C正确；
D．水往低处流，是因为受到竖直向下的重力的作用，故D不正确．
答案：
C
【例2】★
如图，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一重物，都不能把它们拉开，这说明()
A．
两铅块被压得太紧
B．
下面所吊的重物还不够重
C．
两铅块分子之间有引力
D．
大气压作用使它们不能分开
考点：
分子间的作用力．
解析：
两块表面平整的铅放在一起，经过一段时间下面能吊起重物，说明分子间存在引力．
答案：
C
【测试题】
用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记住测力计的读数．使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如图所示．则弹簧测力计的读数()
A．
不变，因为玻璃板重力不变
B．
变大，因为玻璃板沾水变重了
C．
变小，因为玻璃板受到了浮力作用
D．
变大，因为玻璃板与水的接触面之间存在分子引力
考点：
分子间的作用力．
解析：
因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大，不是因为沾水，故ABC错、D正确．
答案：
D
【拓展题】
将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅拄就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开．这个现象说明()
A．
分子之间存在引力
B．
分子之间只有引力，没有斥力
C．
分子之间存在斥力
D．
分子之间只有斥力，没有引力
考点：
分子间的作用力．
解析：
将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，经过一段时间，两个铅柱的分子间的距离很近，分子间的引力使它们紧紧结合在一起．
物质的分子间既有引力又有斥力，但是紧密结合在一起的两个铅柱下面能吊起重物，只能说明分子间存在引力，不能说明分子间存在斥力．
答案：
A
【拓展题】
两滴水银接近时能自动结合为一滴较大的水银滴，这一现象说明()
A．
分子间存在引力
B．
分子间存在斥力
C．
分子间有间隙
D．
物质间有扩散现象
考点：
分子间的作用力．
解析：
两滴水银之所以会合成一滴是因为当分子相互靠近时分子间存在着相互的吸力，将两滴水银合成了一滴．
答案：
A
模块二
内能
【一、知识点】
1．分子动能
如同运动着的物体具有动能一样，做热运动的分子也具有动能，我们称之为分子动能。分子动能的大小与温度有关，温度越高(低)，分子运动越快(慢)，动能就越大(小)。
2．分子势能
如同发生形变的弹簧具有弹性势能一样，分子间存在引力和斥力，因此也具有势能，我们称之为分子势能。
3．内能
物体内部的所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。因为分子的运动永不停息，分子动能永远存在；分子之间的作用力不会消失，分子势能永远存在。因此物体任何时候都具有内能。
4．物体的内能跟温度有关
同一个物体，温度越高，内能就越大；温度越低，内能越小。因为同一个物体，温度越高，分子运动越剧烈，所以内能越大。例如：相同质量的水，温度高的水比温度低的水内能大。
5．改变物体内能的方式：做功和热传递
对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，内能会减少。
在热传递过程中，传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体。
注：
(1)做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
(2)物体的内能还和物体状态有关，如水结冰后内能减小。
(3)做功改变物体内能的实质是能量的转化；热传递改变物体内能的实质是能量的转移。
二、例题精讲
【例3】★
(2014•常熟市模拟)关于物体的内能，下列说法正确的是()
A．
物体内能增加，一定要从外界吸收热量
B．
物体温度升高，它的内能一定会增加
C．
温度为0℃的物体没有内能
D．
温度相等的1kg水和100g水内能相同
考点：
内能的概念．
解析：
解：A、物体的内能增加，可能是由于外界对其做了功，该选项说法不正确；
B、同一物体温度升高，它的内能一定增加，该选项说法正确；
C、任何温度的物体都具有内能，温度为0℃的物体也有内能，该选项说法不正确；
D、1kg水和100g水的温度相等，但分子的多少不等，所以内能不相同，故该选项说法不正确．
答案：
B．
【测试题】
(2014•山西模拟)关于水的内能下列认识正确的是()
A．
0℃的水内能为零
B．
一杯水温度降低时，内能减小
C．
水的内能增大，一定是吸收了热量
D．
水在凝固过程中温度不变，内能不变
考点：
内能的概念．
解析：
解：A、一切物体都具有内能，0℃的水同样具有内能，故A错误；
B、物体温度降低，内能会减小，故B正确；
C、水的内能增大可能是吸收了热量，也可能是其他物体对它做了功，故C错误；
D、水在凝固过程中放热，所以内能会减小，故D错误．
答案：
B．
【例4】
(2007•常州)四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示．关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是()
A．
a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能
B．
c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C．
a烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
D．
d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
考点：
内能的概念．
解析：
解：从图中知，a与b、c与d的质量相同，a与c、b与d的温度相同，所以d的内能比c多，d的内能比b多，c的内能比a多，b的内能比a多．
答案：
D．
【测试题】
(2004•海口)仔细观察图中甲、乙、丙三杯水，判断下列说法中正确的是()
A．
甲杯中水的内能最大
B．
乙杯中水的内能最大
C．
丙杯中水的内能最大
D．
乙、丙杯中水的内能一样大
考点：
内能的概念．
解析：
解：由图可知，甲和丙杯中水的温度高于乙杯，但丙杯中水的质量大于甲杯，因为物体的质量和温度越大，物体的内能越大，所以丙杯中水的内能最大；
答案：
C．
【例5】
(2014•鄂州)下列现象中，不是通过做功改变内能的是()
A．
两手相互搓搓，手感到热
B．
用打气筒打气时筒壁发热
C．
用热水袋暖手，手感到热
D．
用砂轮磨刀，刀的温度升高
考点：
做功改变物体内能．
解析：
解：A、两手相互摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，手感到热．不符合题意．
B、用打气筒打气时筒壁发热，是压缩空气做功，使物体的内能增加，温度升高．不符合题意．
C、用热水袋暖手，手感到热，是通过热传递使物体的内能增加，温度升高．符合题意．
D、用砂轮磨刀，克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，刀的温度升高．不符合题意．
答案：
C．
【测试题】
(2014•日照)下列现象中，通过做功改变物体内能的是()
A．
将烧红的铁块投放到冷水中，水温升高
B．
古人钻木取火过程中，木头的温度升高
C．
夏天，柏油路被阳光晒热
D．
用电热壶烧水，水温升高
考点：
做功改变物体内能．
解析：
解：
A、将烧红的铁块投放到冷水中，水温升高，水从铁块吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变物体的内能
不符合题意；
B、钻木取火因摩擦而发热，木头内能增加、温度升高，是利用做功改变物体的内能，符合题意；
C、路面从太阳吸收热量、内能增加、温度升高，是利用热传递改变物体的内能，不符合题意；
D、用电热壶烧水，水温升高，水从电热丝吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变物体的内能，不符合题意．
答案：
B．
【拓展题】
(2014•泉州)下列生活情景中，属于通过热传递途径改变物体内能的是()
A．
锯木头时锯条会变热
B．
冬天，人们常常搓手使手变暖
C．
冬天，人们常用热水袋取暖
D．
铁丝被反复弯折，弯折处会变热
考点：
热传递改变物体内能．
解析：
解：A、用锯条锯木头，克服摩擦做功，使锯条和木头的内能增加、温度升高而变热，是通过做功的方式增加了物体的内能．不符合题意；
B、搓手取暖是通过做功的方法把机械能转化为手的内能，手的内能增加，温度升高．不符合题意；
C、冬天用热水袋取暖，是人从热水吸收热量，使人的内能增加、温度升高，是通过热传递改变了物体的内能；符合题意；
D、弯折铁丝时，机械能转化为铁丝的内能，内能增大温度升高，是通过做功改变了物体的内能，不符合题意；
答案：
C．
【测试题】
(2014•南关区二模)如图所示是家里常用的电热水壶，下列有关它的描述正确的是()
A．
壶盖被水蒸气顶起时机械能转化为内能
B．
水沸腾时，继续通电，水的温度会升高
C．
壶盖和壶口上方的“白气”是由水蒸气汽化形成的D．
烧水过程中，通过热传递改变水的内能
考点：
做功改变物体内能；沸腾及沸腾条件；液化及液化现象；热传递改变物体内能．
解析：
解：
A、烧开水时，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气对壶盖做功的结果，因此这时水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使气缸内的气体的内能增加，温度升高，因此是将机械能转化为内能，所以A说法错误；
B、水沸腾时，需要继续吸收热量，但温度保持不变，所以B说法错误；
C、水沸腾时看到壶盖与壶口上方的“白气”，这是水沸腾产生大量的水蒸气，水蒸气上升遇冷液化形成的，所以C说法错误；
D、电热水壶烧水时消耗了电能，从而使电热丝的温度升高，电热丝把热量传递给水，使水的内能增加，所以D说法正确．
答案：
D．
模块三
比热容
一、知识点
1．热量
(1)在热传递过程中，物体内能改变的多少叫做热量。
(2)热量的符号用Q表示，单位是焦耳，符号是J。
(3)热量是一个过程量，不能说“某个物体具有多少热量”，更不能比较两个物体热量的大小。只有发生了热传递过程，有了内能的转移，物体在热传递过程中内能改变了多少，我们就说传递了多少热量。热量的大小与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。
2．比热容
在学习比热容之前，让我们来思考一个生活中的问题：我国东部沿海地区的昼夜温差较小，而地处内陆的新疆，昼夜温差则很大，常有“晚穿棉袄午穿纱”的现象。想想这是为什么？
直白地说，是因为水的吸热能力比沙子强。在同样的日光照射下，水与沙子吸收相同的热量，水温上升得很少，而沙子温度升高得很多；到了晚上，水温比沙子的温度下降得少。这就形成了沿海地区昼夜温差小于内陆温差的现象。
那么描述物质吸热能力大小的物理量，就叫比热容。
(1)比热容
①定义：单位质量的某种物质，温度升高(或降低)(K)所吸收(或放出)的热量，称为该物质的比热容。
②比热容的物理符号：c．
③单位：在国际单位制中，比热容的单位是，读作“焦每千克开”，比热容的单位也常写作，读作“焦耳每千克摄氏度”。
比热容的单位是由热量、质量、温度的单位组合而成的复合单位，也是初中学习过程中复杂的单位之一。
④物理意义：水的比热容是的含义是“1kg的水温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量为”。
注：比热容是物质本身的一种属性，反映了物质的吸热与放热本领的大小。比热容的大小只取决于物质种类，与物质的质量大小、吸收或者放出热量的多少及温度高低、变化情况均没有任何关系。
(2)从常见物质的比热容表中总结出的规律【单位：】
水
铝
酒精
干泥土
煤油
铁、钢
冰
铜
蓖麻油
水银
砂石
铅
①通常情况下，液体的比热容较大（液态汞除外），其中水的比热容最大，为。
②金属的比热容一般比非金属固体的比热容小。
③同种物质在不同状体下，比热容数值一般不同。例如：水和冰是同种物质，但它们的比热容不相同。
④密度大的物质比热容不一定大。
(3)水的比热容较大的应用
①由于水的比热容较大，那么一定质量的水升高（或降低）一定的温度时，吸收（或放出）的热量较多，常常被用作“冷却剂”或“散热剂”。
②由于水的比热容较大，尽管一定质量的水升高（或降低）一定的温度，吸收（或放出）的热量较大，但自身温度变化不大。这一点有利于调节气候。
(4)热量及其计算：
①吸热公式：，其中分别表示物质的比热容、物质的质量、吸收热量后的末态温度、吸收热量前的初态温度。
②放热公式：，其中分别表示物质的比热容、物质的质量、放出热量后的末态温度、放出热量前的初态温度。
③热平衡公式：
两个不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；而低温物体吸收热量，温度升高；若此过程中没有热量的损失，则高温物体放出的热量全部被低温物体吸收，最终达到的状态是“高温物体与低温物体的温度相同”，我们称之为达到了“热平衡”。则把称为热平衡方程。
二、例题精讲
【例6】
(2014•上海)关于比热容，下列说法中错误的是()
A．
比热容可用来鉴别物质
B．
水的比热容较大，可用作汽车发动机的冷却剂
C．
沙的比热容较小，所以沙漠地区昼夜温差较大
D．
一桶水的比热容比一杯水的比热容大
考点：
比热容的概念．
解析：
解：A、比热容是物质的一种特性，不同物质比热容一般不同，比热容可用来鉴别物质．选项正确．
B、水的比热容较大，降温时放出的热量比较多，可用作汽车发动机的冷却剂．选项正确．
C、沙的比热容较小，吸收或放出相同的热量，温度变化大，所以沙漠地区昼夜温差较大．选项正确
D、比热容是物质的一种特性，与质量没有关系，一桶水的比热容和一杯水的比热容相同．选项错误．
答案：
D．
【测试题】
(2014•益阳)关于比热容．下列说法正确的是()
A．
500mL水比200mL水的比热容大
B．
相同质量的酒精与汽油完全燃烧放出的热量不同．是因为它们的比热容不同
C．
质量相同的铁和铝，吸收相同的热量后，铝的温度升高较少．说明铝的比热容比铁大
D．
热水变凉后其比热容变小
考点：
比热容的概念．
解析：
解：
A、500mL水和200mL水状态相同，物质种类相同，所以比热容相同．此选项错误；
B、相同质量的酒精与汽油完全燃烧放出的热量不同．是因为它们的热值不同，与比热容没有关系．此选项错误；
C、质量相同的铁和铝，吸收相同的热量后，铝的温度升高较少，由公式c=
知，铝的比热容比铁大．此选项正确；
D、水变凉后温度变化，状态不变，所以比热容不变．此选项错误．
答案：
C．
【例7】
(2009•宣武区一模)（多选）小丽根据下表所提供的几种物质的比热容，得出以下四个结论，其中正确的是()
几种常见物质的比热容
物质
比热容c/[J⋅(kg⋅℃)﹣1]
物质
比热容c/[J⋅(kg⋅℃)﹣1]
水
4.2×103
冰
2.1×103
酒精
2.4×103
铝
0.88×103
水银
0.14×103
铜
0.39×103
A．
质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铝块放出的热量多
B．
水和酒精吸收相等的热量后，温度变化相同，则酒精比水质量多
C．
质量相等酒精和铝块吸收相同的热量后末温相同，则酒精初温较高
D．
冰块和铜块放出相同的热量后，铜块末温较高，则铜块的初温较高
考点：
比热容的概念．
解析：
解：A、已知铝的比热容大于铜的比热容，且其质量相等，降低的温度△t相同，故据公式Q=cm△t可知，铝块发出的热量多，故该选项正确；
B、已知水的比热容大于酒精的比热容，且其吸收的热量相同，升高的温度△t相同，故据公式Q=cm△t可知，m=可知，酒精的质量应该比水的质量大，故该选项正确；
C、已知酒精的比热容大于铝的比热容，且其质量相同，吸收的热量相同，故据公式Q=cm△t可知，△t=，故铝块温度升高大；且由于此时酒精和铝块的末温相同，故说明原来酒精的初温高，故该选项正确；
D、虽然冰的比热容大于铜的比热容，它们的质量没有确定，故无法比较两种物质的初温，故该选项不符合题意；
答案：
ABC．
【测试题】
(2008•呼和浩特)(多选)根据表一和表二的资料判断，下列说法中正确的是()
表一：几种晶体的熔点
晶体
熔点(℃)
固态酒精
﹣117
固态水银
﹣39
冰
0
表二：几种物质的比热容
物质
比热容[J/(kg•℃)]
水
4.2×103
冰
2.1×103
干泥土
0.84×103
A．
因为我市地处内陆，所以昼夜气温变化大
B．
南极的最低气温达﹣89.2℃，要测量南极气温应选择水银温度计
C．
质量相等的泥土和水升高相同的温度，干泥土吸收的热量是水的5倍
D．
0℃时可能有冰、水同时存在考点：
熔点和凝固点；比热容的概念．
解析：
解：A、内陆地区水少、砂石多，因为砂石的比热容较小，白天吸收热量，砂石的温度升高的快；夜晚放出热量，砂石的温度降低的快，所以内陆地区一天内气温变化要大，该选项说法正确．
B、南极的最低气温达﹣89.2℃，水银的凝固点是﹣39℃，酒精的凝固点是﹣117℃，因此选择酒精温度计比较合适，该选项说法不正确．
C、由表二可见，水的比热容是干泥土的5倍，如果质量相等的泥土和水升高相同的温度，根据Q=cm△t，水吸收的热量是干泥土的5倍，该选项说法不正确．
D、0℃是冰的熔点，也是水的凝固点，如果刚开始熔化，以冰的形式存在，如果是熔化过程，则以冰水混合物的形式存在，如果已经熔化完毕，则以水的形式存在，该选项说法正确．
答案：
AD．
【例8】★★
在测定汽油热值的实验中，记录的实验数据如下表所示．表中Q为汽油完全燃烧放出的热量，m为燃烧汽油的质量．请根据表中数据写出Q与m的关系式：_____________．
Q/J
2.3×107
4.6×107
6.9×107
9.2×107
1.15×108
1.38×108
m/kg
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
考点：
燃料的热值．
解析：
由表中数据可得：
＝4.6×107J/kg，∴Q＝(4.6×107J/kg)×m
答案：
Q＝(4.6×107J/kg)
×m
【测试题】
0.3kg的酒精完全燃烧放出了9.0×106J的热量，则酒精的热值为_____×107J/kg；5kg酒精的热值又是多少呢？答：_____×107J/kg．
考点：
燃料的热值．
解析：
∵Q＝mq，∴酒精的热值：
q＝＝3.0×107J/kg，热值是物质的特性，与物质的质量无关，5kg酒精的热值是3.0×107J/kg．
答案：
3.0；3.0．
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