(初中物理强化)第18课时 分子热运动 内能 比热容

第八单元￿功和能￿简单机械
第￿18￿课时
分子热运动￿内能￿比热容
教材梳理
￿夯
实基
础
思维导图
￿构
建体系考点一　分子热运动
分子
热运动
　一切物质的分子都在不停地做无规则运动,因为分子的运动跟 有
关,所以这种无规则运动叫分子的热运动;温度越高,分子热运动越
￿
扩
散
现
象
定义　不同的物质在互相 时彼此进入对方的现象叫扩散￿
生活
举例
　“花气袭人知骤暖”“墙角放煤,日久变黑”“酒香不怕巷子深”“
槐花飘香”等
说明　一切物质的分子都在不停地做　￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿,￿分子间有 ￿
影响
因素
　扩散现象与 有关,且温度越高,扩散得越 ￿
温度
剧烈
接触
无规则运动间隙
温度快
分子间作用力　①分子之间存在 ,所以固体和液体能保持一定的体积;￿
　②分子之间存在 ,所以固体和液体很难被压缩￿
　注:分子间引力和斥力同时存在,同时消失。

当分子间距离较大时,分子间引力和斥力都很小,可以忽略不计。

“破镜不能重圆”就是由于分子间距离太大,分子间引力太小
分子动理论　①常见的物质是由大量的 构成的;￿
　②物质内的分子都在不停地做 运动;￿
　③分子之间存在 和 ￿
思维
导图
￿构
建体系引力
斥力
分子、原子
热
引力斥力
续表
定义　构成物质的所有分子,其热运动的 与分子 的总和,叫物体的内能￿
决定因素　物体的内能与温度、质量、材料、状态有关;由于分子在永不停息地做 ,所以物体的内能永不为 ￿
改变方式热传递做功
实质能量的 ￿能量的 ￿
生活举例　晒太阳、烧水、做饭、哈气
取暖等
　钻木取火、摩擦生热、搓手取暖等
维导图
￿构
建体系考点二　内能热量
动能势能
无规则运动零
1.内能及其改变
转移转化
补充说明　①热传递的条件:物体间存在 ;￿
　②热传递的方向:能量从高温物体传
递到低温物体,或从同一物体的高温部
分传递到低温部分(自发的)
　③结果:温度相同　做功的两种情况:一是外界对物体做
功,物体的内能 ,其他形式的能转
化为 ;二是物体对外界做功,物体
的内能 , 转化为其他形式
的能￿
联系　热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
维导图￿构建体系
温度差增加内能减少内能续表
定义　在热传递过程中,传递 叫热量,用符号 表示￿单位 (符号: )￿
与内能
的关系
　物体吸收热量,内能 ;放出热量,内能 ￿
说明　热量是一个过程量,伴随着热传递的产生而出现、随其终止而消失;物体本身并没有热量,不能说某个物体“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
思维
导图
￿构
建体系
能量的多少Q 焦耳
增加
2.热量
J
减少
探究　不同物质的吸热能力(见实验突破)
物理意义　比热容是描述物质吸放热本领的物理量;比热容越大,吸热能力越强。

比容热越小,对温度的反应越灵敏
定义 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,叫这种物质的比热容。

用符号 表示￿
单位 [符号: ]￿
水的比热容　①水的比热容是 ￿￿￿￿￿￿￿￿￿ ;￿
　②水的比热容大的利用:一是取暖,二是散热,三是调节气候
维
导
图
￿
构
建
体
系
考点三　比热容
一定
c
焦每千克摄氏度J/(kg-℃)
4.2×103￿J/(kg·℃)
【点拨】比热容是物质的一种特性,与物质的质量大小、温度高低及变化、吸收或放出热量的多少均无关;不同物质的比热容一般不同;比热容与物质的种类和状态有关。

吸、放热公式
　吸热公式: ;￿
　放热公式: ;￿
　如果用Δt表示温度变化,物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式Q=　￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿;￿
　若不考虑热损失,则Q 吸=Q 放(热平衡方程)
维导图￿构建体系
Q 吸=cm(t-t 0)Q 放=cm(t 0-t)cmΔt 续表
温度状态量　物体温度升高,内能增加,不一定
吸收热量
　钻木取火、摩擦生热
热量过程量　物体吸收热量,温度不一定升高　晶体熔化
内能状态量　物体内能增加,温度不一定升高　晶体熔化
　物体内能增加,不一定吸收热量　钻木取火、摩擦生热
说明　内能通常用“具有”等词来修饰;热量要用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述
思
维
导
图
￿
构
建
体
系
【知识纵横】温度、热量、内能的比较
思维导图
￿构
建体系
教材
图解
1.如图18-1所示,盛夏时节百花绽放。

花香四溢引来长喙天蛾,这说明 。

￿
图18-1
分子在不停地做无规则运动
维导图
￿构
建体系2.如图18-2所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部,放
入一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,玻璃筒内
的空气温度升高,内能 (选填“增加”或“减
少”),空气的内能是通过 的方式改变的;筒
内的棉花由于温度升高达到着火点而燃烧,棉花的内
能是通过 的方式改变的。

￿图18-2
[答案]增加　做功　热传递
[解析]对物体做功,物体的内能增大,温度升高,用力将活塞迅速下压,活塞对空气做功,使玻璃筒内的空气温度升高,内能增加;筒内的棉花通过热传递的方式增大内能,温度升高。

3.如图18-3所示,沿海地区昼夜温差较小,而内陆沙漠地区的昼夜温差较大,这主要是因为海水的比热容 ,砂石的比热容 ,吸收或放出相同的热量,海水温度变化 ,砂石温度变化 。

￿￿￿维导图
￿
构建体系图18-3
大小
大小
实验突破
￿素
养提升1.关于分子,下列说法中正确的是( )
A.红墨水在水中散开说明分子间有斥力
B.吸盘能牢牢地吸在玻璃上,说明分子间存在引力
C.尘土飞扬,说明分子在不停地运动
D.糖在热水中溶解得快,说明温度越高,分子的热运动越剧烈探究一　分子热运动
D
2.“端午浓情,粽叶飘香”。

“粽叶飘香”说明分子在 ;将两个表面光滑干净的铅块相互紧压,它们会粘在一起,说明分子间存在 ;若把
分子看成一个小球,则一般分子直径的数量级为10-10￿m,合 nm。

￿
实验突破
￿
素养提升做无规则运动引力0.1
3.将很干净的玻璃板挂在弹簧测力计下,使玻璃板水平接触
水面,如图18-4所示。

然后稍稍用力向上拉动玻璃板,玻璃
板并未与水面分离,却发现其边缘处的水面稍微向上弯曲,
这是因为 ,此时弹簧测力计示数
(选填“大于”“等于”或“小于”)玻璃板自身重力。

￿
实
验
突
破
￿
素
养
提
升
图18-4
[答案]分子间有引力　大于
[解析]水面向上弯曲说明水面受到了向上的作用力,这个作用力就是分子间的引力,此时弹簧测力计的示数等于玻璃板的重力与水和玻璃板间分子引力之和,故弹簧测力计示数大于玻璃板的重力。

探究二　内能及其改变
4.￿[2018·广安]￿关于物体的内能,下列说法中正确的是( )
A.物体的内能增加,可能是从外界吸收了热量
B.0￿℃的冰熔化成0￿℃的水,内能不变
C.汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
实
验
突
破
￿
素
养
提
升
实验突破
￿素
养提升[答案]A　
[解析]物体内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,故A正确;内能的大小与物质的状态有关,在温度和质量一定的情况下,0￿℃的冰熔化成0￿℃的水需要吸热,其内能增加,故B错误;汽油机在压缩冲程中,把机械能转化为内能,故C错误;发生热传递时,热量总是从温度高的物体向温度低的物体转移,故D错误。

5.对于如图18-5所示的物理过程,下列分析正确的
是( )
A.图甲中,瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气的内
能增大
B.图乙中,试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气
的内能减少
C.图丙中,汽缸内的气体推动活塞向下运动时,气体的内能增大
D.图丁中,小蒸汽轮机是利用机械能转化成内能来工作的实验突破￿素养提升图18-5
实验突破
￿素
养提升[答案]B　
[解析]瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气对塞子做功,空气的内能减小,故A错误。

试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能减少,温度降低,故B正确。

汽缸内的气体推动活塞向下运动时,气体对活塞做功,气体的内能减小,故C错误。

小蒸汽轮机是利用内能做功的,将内能转化成机械能,故D 错误。

6.关于温度、内能、热量,下列说法正确的是( )
A.物体温度越高,含有的热量越多
B.物体运动越快,内能越大
C.热传递能改变物体的内能
D.0￿℃￿的冰块,其内能为零实验突破
￿
素养提升探究三　温度、热量、内能的相关辨析
C
7.关于物体内能、热量和温度,下列说法中正确的是( )
B
A.物体内能增加,一定是吸收了热量
B.物体吸收了热量,温度不一定升高
C.物体温度升高,一定是吸收了热量
D.物体的内能增加,温度一定升高
实
验
突
破
￿
素
养
提
升
8.关于比热容,下列说法正确的是 。

￿
A.比热容是描述物质吸热能力的物理量,与物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容就越大
D.物质的状态发生变化时,其比热容一般不变
E.比热容是物质的一种属性,只和物质的种类有关
F.因为水的比热容较大,所以比较适合做冷却剂
G.海边昼夜温差变化比沙漠中小,是因为水的比热容比砂石的大
H.夏天在地上洒水会感到凉快,是因为水的比热容较大I.北方楼房内的“暖气”用水作传热介质,是利用了水的比热容较大的特点实验突破￿
素养提升FGI 探究四　比热容
9.￿[2019·福建]￿下表列出一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的
是( )
A.不同物质的比热容一定不同
B.物质的状态发生变化,比热容不变
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
实验突破
￿素养提升物质
水煤油冰铝铜
比热容/
[J/(kg·℃)] 4.2×103 2.1×103 2.1×1030.88×1030.39×103C
10.已知铝的比热容是0.88×103￿J/(kg·℃),把质量为2￿kg,温度为30￿℃的铝块加热到100￿℃,铝块吸收的热量是 J。

￿
11.质量为2￿kg的某种物质温度从20￿℃升高到40￿℃时,吸收的热量是1.88×104￿J,该物质的比热容是 J/(kg·℃)。

￿
12.有一根烧红的铁钉,质量是2￿g,放出920￿J的热量后,温度降低到20￿℃,铁钉的初温为　￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿℃。

￿[c 铁=0.46×103￿J/(kg·℃)]
实验突破
￿素养提升 1.232×1050.47×1031020
13.用两个相同的电热器给质量同为2￿kg的物质甲和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图18-6所示,据此判断物质甲在10￿min内吸收的热量为[c 水
=4.2×103￿J/(kg·℃)]( )
A.0.84×105￿J
B.1.2×105￿J
C.2.52×105￿J
D.条件不足,不能计算实验突破￿
素养提
升图18-6
[答案]C
实
验
突
破
￿
素
养
提
升
14.某实验小组利用酒精灯对500￿g冰均匀加热,他们每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。

如图18-7所示是他们根据记录的数据绘制的温度-时间图像,已知c 水=4.2×103￿J/(kg·℃),由图像可知( )
A.水升温比冰慢,说明水的比热容比冰小
B.冰在熔化过程中温度保持不变,内能不变
C.冰在熔化前内能增加4.2×104￿J
D.在CD段,水吸收的热量是4.2×104￿J 实验突破
￿素养提
升图18-7
[答案]D
实
验
突
破
￿
素
养
提
升
实验突破
￿素
养提升15.￿[2019·淮安]￿如图18-8所示是一款家庭常用的电热水壶,经测量,该电热水壶的质量为0.6￿kg,它与桌面的接触面积为0.02￿m2。

该电热水壶的额定电压为220￿V,额定功率为1000￿W。

[g取10￿N/kg,￿水的比热容为4.2×103￿J/(kg·℃)]
(1)求电热水壶的额定电流。

(结果保留一位小数)
(2)求电热水壶静止放在水平桌面上时对桌面的压强。

(3)用此电热水壶将质量为1￿kg,初温为20￿℃的水加热
到100￿℃,则此过程中水至少吸收多少热量?
(4)电热水壶正常工作时,若不考虑热量损失,将壶中质量为
1￿kg、初温为20￿℃的水加热到100￿℃需要多长时间?
图18-8
实验突破
￿素
养提升壶的质量为0.6￿kg,它与桌面的接触面积为0.02￿m2。

该电热水壶的额定电压为220￿V,额定功率为1000￿W。

[g取10￿N/kg,￿水的比热容为4.2×103￿J/(kg·℃)]
(1)求电热水壶的额定电流。

(结果保留一位小数)
图18-8
实验突破
￿素
养提升壶的质量为0.6￿kg,它与桌面的接触面积为0.02￿m2。

该电热水壶的额定电压为220￿V,额定功率为1000￿W。

[g取10￿N/kg,￿水的比热容为4.2×103￿J/(kg·℃)]
(2)求电热水壶静止放在水平桌面上时对桌面的压强。

图18-8
实验突破
￿素
养提升壶的质量为0.6￿kg,它与桌面的接触面积为0.02￿m2。

该电热水壶的额定电压为220￿V,额定功率为1000￿W。

[g取10￿N/kg,￿水的比热容为4.2×103￿J/(kg·℃)] (3)用此电热水壶将质量为1￿kg,初温为20￿℃的水加热
到100￿℃,则此过程中水至少吸收多少热量?
图18-8
解:￿(3)根据热量计算公式Q=cm(t-t0)可得,
此过程中水至少吸收的热量为
Q=c水mΔt=4.2×103￿J/(kg·℃)×1￿kg×(100￿℃-20￿
℃)=3.36×105￿J。

实验突破
￿素
养提升壶的质量为0.6￿kg,它与桌面的接触面积为0.02￿m2。

该电热水壶的额定电压为220￿V,额定功率为1000￿W。

[g取10￿N/kg,￿水的比热容为4.2×103￿J/(kg·℃)] (4)电热水壶正常工作时,若不考虑热量损失,将壶中质量为
1￿kg、初温为20￿℃的水加热到100￿℃需要多长时间?
图18-8
【设计和进行实验】
1.主要器材:①测量工具:温度计、停表和天平(选用质量相等的不同物质进行实验)。

②热源:酒精灯或电加热器(电加热器更好,因为内部加热,相对稳定,热损失少;实验中选用相同热源是保证不同物质在相同时间内吸收的热量相同)。

2.实验方法:转换法(加热相同时间,比较升高的温度,或升高相同温度,比较加热时间)和控制变量法(相同热源,被加热物质的质量和初温相同)。

难探究￿逐个击破
突破　比较不同物质吸热的情况
【数据处理和分析】
3.设计实验数据记录表格(升高相同温度比较加热时间,如表一所示;加热相同时间比较温度变化,如表二所示)并绘制温度-时间图像,分析可得出:①升高相同的温度,加热时间长的物质吸热能力强;②加热相同时间,温度变化小的物质吸热能力强。

难探究￿逐个击破
表一
物质次数质量m/kg
升高的温Δt/℃加热的时间t/min
水10.110220.2104食用油
30.11014
0.2
10
2
难探究
￿逐
个击破
表二
加热时间/min00.511.5…
温度
/℃
食用油
水
【交流、反思与评估】
4.改变内能的方式:热传递。

热量的计算:Q吸=cm(t-t0)。

　
5.误差分析:实验过程中存在着热量的损失。

难探究￿逐个击破
(1)实验中应量取 (选填“质量”或“体积”)相等的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。

￿
(2)选用两个相同规格的电加热器加热,目的是使甲、乙两种液体在相同时间内 。

通过比较 来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。

￿￿
质量吸收的热量相同图18-9
加热时间
难
探究
￿逐
个击破(3)实验记录的数据如下表所示,分
析实验数据可知:吸收相同热量,__
液体升温更高,说明 液体的吸
热能力强, 液体更适合作汽车
发动机的冷却液。

乙
甲
图18-9
加热时间/min01234
甲的温度/℃3034384246
乙的温度/℃1018263442甲
难探究￿逐个击破
(4)如果要使甲、乙两液体升高的温度相同,就要给 液体加热更长的时间,此时甲液体吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体吸收的热量。

若加热到相同的温度后停止加热,冷却相同的时间后 液体的末温高。

￿￿
甲大于图18-9
甲
例￿在“比较不同物质的吸热能力”的实验中,实验装置如图18-9Ⅰ甲、乙所示。

重难探究
￿
逐个击破￿(5)若甲、乙两液体从如图Ⅱ所示的初温分别升高到40￿℃和35￿℃,吸收热量之比为2:1,则甲、乙两液体的比热容之比为 。

￿￿￿3∶2图18-9
该班同学又利用如图18-10甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。

￿￿重难探究
￿逐个击破
·￿实验拓展￿·图18-10
(6)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和 。

￿停表
(7)实验中第1、2两组同学记录的实验数据如下表:通过分析实验数据,能够得出的结论是______________________________________￿　￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿。

￿重难探究
￿逐个击破实验组别液体质量/g 初温/℃末温/℃加热时间/min 1
水200254013.5煤油2002540 6.52水
200254012煤油2002540 5.5质量相同的水和煤油升高相同的温度,吸收的热量不同(或质量相同的水和煤油升高相同的温度,水吸收的热量多)
实验突破
￿素
养提升(8)图乙是第1组同学绘制的“吸收热量-时间”和“温度-时间”图像,能正确描述该实验真实情况的图像是
(选填序号)。

￿
(9)使质量相同的水升高相同的温度,加热时间应该相同,但1、2两组的同学在交流实验数据时发现:第1组的加热时间明显偏长,其原因可能是 ￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿ 。

￿
C
酒精灯的火焰大小不同(答案合理即可)
实验突破
￿素
养提升(10)这两组同学对图甲的装置进行了改进,将分别装有水
和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图18-11所
示,而不是用两个酒精灯分别加热,这样做的好处是￿
￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿ 。

￿￿
图18-11使水和煤油在相同时间内吸收的热量相同。