1物体的内能

一、一切物质的分子在不停地做无规则的运动
扩散现象定义：不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象。

条件：①不同的物质；②相互接触
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，由于分子的运动跟温度有关，所以这种运动叫做分子的热运动。

温度越高分子热运动越剧烈。

【重点提示】
（1）扩散现象说明：①分子在不停地做无规则运动；①分子间存在间隙
（2）影响扩散快慢的主要因素：①物质的温度：温度越高，扩散越快；①物质的种类：气体→液体→固体（3）扩散是分子运动的结果，如果因搅拌、风力、重力等外在因素使物体发生了宏观运动，这样的现象不属于扩散现象。

（4）热运动是分子运动，属于微观运动，不可能停止，而机械运动是整个物体运动，属于宏观运动，可以停止。

二、内能
1、内能：在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。

一切物体在任何情况下都具有内能。

内能的单位是焦（J）。

2、影响内能大小的因素：
1）温度。

温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能越大，物体的内能也越多。

这说明，同一物体的内能是随温度的变化而变化的；
2）质量。

质量的大小决定物体内部分子的数目，质量越大，分子数越多，分子势能和分子动能越大，物体内能越大；
3）体积。

体积决定了物体内部分子间的距离以及分子间作用力的强弱，即分子势能的大小；
4）状态。

同一物体，物态不发生改变时，温度越高，对应着物体内分子无规则运动越剧烈，分子的平均动能越大，整个物体的内能就越大。

晶体在熔化或凝固时，水在沸腾时，温度保持不变，分子的平均动能保持不变，但物态在变，物体在不同的状态对应的分子间的距离不同，分子势能不同，而物体的内能包括所有分子热运动的动能和分子势能，因此发生物态变化时，内能改变。

从微观角度来说，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用力有关。

从宏观的角度来说，内能与物体的质量、温度、体积、状态都有关。

3、改变物体内能的方法是：①做功；①热传递；这两种方式对于改变物体的内能是等效的。

4、对物体做功，物体的内能增大，温度升高；物体对外做功，自身内能减小，温度降低。

5、热传递发生的条件是：两个物体有温度差。

热传递的方式有：传导、对流和辐射；发生热传递时，热量从高温物体传向低温物体，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，直到温度相同时，热传递才停止。

内能是指物体内部所有分子做无规则热运动的分子动能和分子势能的总和，不是指少数分子或单个分子所具有的能。

三、温度内能和热量的区别
温度表示物体的冷热程度，它是一个状态量，所以只能说“物体的温度是多少”。

两个不同状态间的物体可以比较温度的高低。

温度是不能“传递”和“转移”的，其单位是“摄氏度”。

内能是能量的一种形式，它是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。

分子的热运动所具
有的能量表现为分子动能，分子间相互作用的引力和斥力所具有的能量表现为分子势能。

内能和温度一样，也是一个状态量，通常用“具有”等词来修饰，其单位是“焦耳”。

对于同一物体而言，内能大小与温度有关，温度升高，内能增大，温度降低，内能减小；对于不同的物体而言，内能的大小除与温度有关之外，还与质量、体积、状态有关。

热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。

它反映了热传递过程中，内能转移的数量，是内能转移多少的量度，是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述而不能用“具有”、“含有”或“所含”。

状态量：指的是能在任意时刻描述物体或者对象状态的量（如速度、加速度、动量、动能、重力势能）
过程量：与状态量相对，指的是需要一定过程的积累才有意义的量，不能是任意时刻来确定的量。

（如路程、功、热量）
温度、内能和热量的理解
（1）物体温度升高，内能增大(√)
（2）物体内能增大，温度一定升高。

(X)例：晶体熔化
（3）物体吸收热量，内能一定增大。

(X)例：气体吸收热量比对外做功少时，内能减小。

（4）对物体做功，物体内能一定增大。

(X)例：对气体做功比气体吸收热量少时，内能减小。

（5）物体能增大，一定吸收了能量。

(X)
（6）物体内能增大，一定是外界对它做了功。

(X)
（7）热量总是自发地从高温物体传递到低温物体。

（√）
（8）热量总是自发地从内能大的物体传递到内能小的物体。

(X)原因：内能大的物体温度不一定高。

（9）温度总是自发地从高温物体传递到总低温物体。

(X)原因：温度是状态量，不能这样来形容。

（10）热量可以从内能大的物体传递到内能小的物体。

(√)
（11）物体能的大小与机械能的大小无关，但内能与机械能可以相互转化。

（√）
四、分子之间存在着相互作用的引力和斥力。

分子间的作用力（结合弹簧模型的区别和相同点）：当去拉伸物体时，物体很难被拉长，说明分子间有引力，当去压缩物体时，物体很难被压缩，说明分子间有斥力。

分子间的引力和斥力是同时存在的。

引力和斥力的变化规律：
（1）分子间的引力和斥力随分子间的距离增大而减小，随分子间的距离减小而增大。

（2）当分子间的距离增大时，引力和斥力都减小，斥力减小得快，分子间的作用力表现为引力。

（3）当分子间的距离减小时，引力和斥力都增大，斥力增加得快，分子间的作用力表现为斥力。

（4）当分子间距离超过分子直径的10倍时，引力和斥力就可以忽略不计了。

破镜不能重圆的原因:破裂处分子间的距离太大，分于间引力太小。

1、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）
A．物体的内能增加，温度一定升高
B．物体温度降低，内能一定减少
C．0①的物体没有内能
D．发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
【答案】B
【解析】A．物体的内能是由物体的质量、温度和状态共同决定，物体的内能增加，温度并不一定升高，如晶体熔化吸热，内能增加，温度不变，故A错误；
B．对同一物体，温度降低，分子做无规则运动变慢，则内能一定减少，故B正确；
C．因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，0①的物体也具有内能，故C 错误；
D．热量是从温度高的物体传递到温度低的物体，而不是从内能大的物体传递到内能小的物体，故D错误。

故选B。

2、物体M和N是同种物质，已知M的温度为0①，N的温度为﹣4①，下列说法正确的是（）
A．M的内能为0 B．M和N之间不会发生热传递
C．M的分子运动比N更剧烈D．M的内能一定大于N的内能
【答案】C
【解析】A．一切物体在任何温度下都有内能，故M的内能不为0，故A错误；
B．发生热传递的条件是两物体间存在温度差，因M和N两物体温度不同，故M和N之间会发生热传递，故B错误；
C．分子无规则运动的剧烈程度与温度有关，物体的温度越高，分子运动越剧烈。

M的温度高于N的温度，故M的分子运动比N更剧烈，故C正确；
D．物体的内能大小与物体的温度、状态和质量等因素有关，M的温度高于N的温度，但M的内能不一定大于N的内能，故D错误。

故选C。

3、如图所示，热熔法连接PPR管时，用热熔器加热粗管端口内层和细管端口外层，然后把细管推进粗管，冷却后两根管子就连接在一起很难被拉开了，这个现象说明（）
A．分子是由原子构成的B．分子是运动的
C．分子间存在引力D．分子间存在斥力
【答案】C
【解析】把加热后的细管推进粗管，减小了PPR管分子间的距离，分子间存在较大的引力，使两根管子很难被拉开了，故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

4、将两个分别装有空气和红棕色二氧化氮气体（NO2）的玻璃瓶口对口对接，中间用玻璃板隔开抽开隔板后，通过观察瓶内颜色变化推断气体分子是否做无规则运动。

对于玻璃瓶如图所示的四种放置方法，最合理的是（ρ二氧化碳>ρ空气）（）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】A．虽然二氧化氮的密度大于空气密度，但是它也会运动到上面的瓶子内，这说明气体分子在不停地做无规则运动，最有说服力，故A最合理；
B．密度大的二氧化氮气体在上方，抽去玻璃板后，由于重力的作用，二氧化氮气体会向下运动，所以不能完全说明气体分子在不停地做无规则运动，故B不合理；
C．瓶子水平放置，抽开隔板，气体可以自由运动，互相进入对方，能说明气体分子在不停地做无规则运动，但与A相比，仍不够典型，故C不合理；
D．密度大的二氧化氮气体在斜上方，抽去玻璃板后，由于重力的作用，二氧化氮气体会由于密度较大向下运动，所以不能完全说明气体分子在不停地做无规则运动，故D不合理；故选A。

5、如图所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。

母亲节前夕，学校倡议同学们用
热水为妈妈洗一次脚。

关于热水洗脚过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（）
A．热水泡脚是通过热传递改变了脚的内能
B．泡脚过程热量由脚传递给了水
C．洗脚过程中水的温度降低，比热容变小
D．洗脚水的温度越高，所含的热量越多
【答案】A
【解析】A．改变内能的方式有两种，分别是做功和热传递，热水泡脚是通过热传递改变了脚的内能，故A 正确；
B．泡在热水中的脚温度升高，内能增大，热量由水传递给了脚，故B错误；
C．洗脚过程中水的温度降低，但比热容大小不变，比热容大小与温度无关，故C错误；
D．洗脚水的温度高，但不能说所含的热量越多，因为热量是过程量，不能用“含有”来修饰，故D错误。

故选A。

6、在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌从50m高的跳台由静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌。

现将运动轨迹简化如图所示，整个过程中摩擦力和空气阻力不可忽略。

以运动员为参照物，下滑过程中跳台是（选填“静止”或“运动”）的；滑行过程中滑雪板的温度升高，这是通过的方式改变内能；运动员（含滑雪板）到达O点时受到个力的作用；运动员利用从B点飞出后在空中完成动作。

【答案】运动做功4惯性
【解析】以运动员为参照物，下滑过程中跳台的相对位置发生了改变，所以下滑过程中跳台是运动的。

滑行过程中，滑雪板克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，所以滑行过程中滑雪板的温度升高。

运动员到达O点时，运动员受到重力、支持力、摩擦力和空气阻力的作用，因此，运动员（含滑雪板）到达O点时受到4个力的作用。

运动员由于具有惯性，所以会从B点飞出在空中完成动作。

7、生活中的“热”含义非常丰富，物理学中，“天气很热”中的“热”是指高；“两手相互摩擦手会发热”的“热”是指增加。

物体受热，体积膨胀，这个“热”表示。

【答案】温度内能热量
【解析】温度是反映冷热程度的物理量，所以“天气很热”中的“热”是指温度很高；内能是指物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和，做功和热传递是改变内能的两种方式，所以“摩擦发热”中的“热”指通过做功的方式使内能增加；物体受热，体积膨胀，是指物体吸收热量，这个“热”是热量。

8、如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验；
图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，若干天之后，两种液体混合均匀了；
图b：玻璃板的下表面接触水面，发现拉力大于玻璃板的重力；
图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；
图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来；
图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。

（1）图a和图d两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：，图a为尽快达到实验目的，实验过程中（选填“可以”或“不可以”）搅动量筒里的液体；
（2）图b和图两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在；（3）图c实验表明，。

【答案】分子在不停的做无规则运动不可以e引力分子之间有间隙
【解析】（1）图a和图d两个实验形成实验现象的原因相同，都是由于分子无规则运动产生的现象。

图a 中，为尽快达到实验目的，实验过程中不可以搅动量筒里的液体，因为有了外力的作用，不能证明分子的无规则运动。

（2）图b的实验现象：玻璃很难从水面拉起来，说明分子之间存在引力；同时图e中削平的两个铅块很难被拉开同样说明分子之间存在引力。

（3）图c中，水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积，说明分子之间有间隙。

9、如图所示，用加热器给初温均为20①的甲、乙液体加热（m甲<m乙），两种液体每秒吸收的热量相同。

这两种液体的温度—加热时间的图线如图。

（1）某时刻温度计示数如图所示，此时乙的温度为①，由图可知，甲的沸点比乙的沸点（填：“高”或“低”）；
（2）甲液体第30s的内能（填“大于”“等于”或“小于”）第35s的内能；
（3）0至30s时间内甲液体吸收的热量（填“大于”“等于”或“小于”）乙液体吸收的热量。

【答案】58 高小于等于大于
【解析】（1）由图可知，温度计分度值为1①，此时乙的温度为58①。

由图可知，甲液体的沸点为100①，乙液体的沸点为80①，所以甲液体的沸点高于乙液体的沸点。

（2）由图可知，物体从30s到35s时，一直吸收热量，温度升高，内能变大，即甲液体第30s的内能小于第35s的内能。

（3）两种液体每秒吸收的热量相同，0至30s时间内甲液体吸收的热量和乙液体吸收的热量相等。

1、下列四幅图片中有一幅所反映的“改变物体内能的方式”与其它三幅图不同，它是（）A．B．C．D．
【答案】C
【解析】A．坐滑梯臀部发热，是通过做功的方式改变物体内能的；
B．用锯锯木头，克服摩擦做功，自身内能增加，是通过做功的方式改变物体内能的；
C．烧水是通过热传递的方式改变物体内能的；
D．钻木取火，克服摩擦做功，自身内能增加，是通过做功的方式改变物体内能。

综上所述C与其他选项的内能改变方式不同。

故选C。

2、如图是在标准大气压下，一定质量的某种晶体熔化过程的温度变化规律。

则该晶体在这过程的“内能随时间变化”的大致情况正确的是（）
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】AB．晶体在熔化过程中一直吸热，内能也一直增大，故AB错误；CD．任何物体都具有内能，内能不可能为零，故C错误，D正确。

故选D。

3、关于热量、温度、内能的概念，下面说法中不正确
．．．的是（）
①物体的温度越高，含有的热量越多②物体的温度升高，一定吸收了热量
③物体放出热量，温度一定降低④热量可以从内能小的物体传递到内能大的物体
A．只有①②B．只有②③C．只有①②③D．可能有④
【答案】C
【解析】①热量是过程量，不能说含有多少热量，故①错误；
②物体的温度升高，可能吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故②错误；
③晶体凝固时放热，但温度不变，故③错误；
④物体的内能取决于物体的温度、质量和状态，内能小的物体温度也可能比内能大的物体温度高，根据发生热传递的条件可知，内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体，故④正确。

综上分析，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

4、如图所示，烧杯中有水，水中倒扣着一玻璃瓶，瓶内水面比烧杯内水面低。

当烧杯中水从20①被加热到沸腾的过程中（不考虑水和玻璃密度变化），下列说法正确的是（）
A．玻璃瓶内的水不会汽化
B．烧杯和玻璃瓶内的水同时沸腾
C．玻璃瓶底部露出体积逐渐增加
D．玻璃瓶外水所含热量始终比瓶内水的热量多
【答案】C
【解析】AB．烧杯中有水，水中倒扣着一玻璃瓶，瓶内水面比烧杯内水面低，玻璃瓶内的压强大于外界压强。

烧杯内的水在一定气压下，达到水的沸点，还能不断吸收热量，能沸腾；玻璃瓶内的气压高，水的沸点高，玻璃瓶内的水要从烧杯中的水吸收热量，玻璃瓶内的水最高达到烧杯内水的沸点，不能达到玻璃瓶内水的沸点，玻璃瓶内的水一定不能沸腾。

但玻璃瓶内的水可以蒸发，也就是可以汽化。

故AB错误；C．在加热过程中，玻璃瓶中的水蒸发成为水蒸气，使玻璃瓶上方空间的水蒸气压强增大，同时空间中空气和水蒸气温度升高体积膨胀，所以使玻璃瓶中水面下降，空间体积增大。

故C正确；
D．热量是物体内能多少的变化量，物体本身不含有热量，所以无法比较物体热量多少。

故D错误。

故选C。

5、在探究“固体熔化过程的规律”实验中，小明每隔1min记录一次物质的温度及状态，绘制成如图所示的温度随时间变化的图像，下列分析正确的是（）
A．物体在C处分子势能比B处大
B．D点时物质的每个分子相比C点时物质的每个分子的运动都加快了
C．BC段物质的温度保持不变，内能不变
D．0①的物质既没有内能，也没有热量
【答案】A
【解析】AC．由图得，BC段为熔化过程，温度不变，不断吸热，分子动能不变，内能增加，内能是所有分
子动能与势能的总和，因此在C处分子势能比B处大，故A正确，C错误；
B．D点得水比C点的水温度高，分子无规则运动越激烈，但D点物质的每个分子不一定比C点时物质的每个分子的运动快，故B错误；
D．一切物体都有内能，热量是过程量，不能说有没有热量，故D错误。

故选A。

6、下列实验中哪些物体的内能发生了变化？如果发生了变化，请按其改变的方式进行分类：
A．围坐在火炉边的人感觉暖和B．一杯热水放了一段时间后变冷了些
C．用铁锤锻打工件，工件变热D．拉开的弓将箭射出
E．锯条锯木头时，锯条发烫F．双手摩擦会取暖
G．用力将石块抛出H．钻木取火
I．铁锅在炉火上被烧红J．对着冰冷的双手呵气给手取暖
利用“做功”方式改变内能的实例是（填字母）。

利用“热传递”方式改变内能的实例是（填字母）。

【答案】C、E、F、H A、B、I、J
【解析】A．围坐在火炉边的人感觉暖和，是能量转移，是热传递改变了物体的内能；
B．一杯热水放了一段时间后变冷了些，是能量转移，是热传递改变了物体的内能；
C．用铁锤锻打工件，工件变热，机械能转为内能，是通过做功改变了物体的内能；
D．拉开的弓将箭射出，是弓的弹性势能转化为箭的动能，没有明显的内能的改变；
E．锯条锯木头时，锯条发烫，机械能转化为内能，涉及能量转化，是通过做功改变了物体的内能；F．双手摩擦会取暖，机械能转化为内能，涉及能量转化，是通过做功改变了物体的内能；
G．用力将石块抛出，是人对石块做功，增大了石块的动能，没有明显的内能的改变；
H．钻木取火，机械能转化为内能，涉及能量转化，是通过做功改变了物体的内能；
I．铁锅在炉火上被烧红，是能量转移，是热传递改变了物体的内能；
J．对着冰冷的双手呵气给手取暖，是能量转移，是热传递改变了物体的内能；
综上所述，利用“做功”方式改变内能的实例是：C、E、F、H；利用“热传递”方式改变内能的实例是：A、B、
I、J。

7、小科同学探究“冰熔化时温度变化规律”，实验装置如图甲所示。

①根据实验绘制了冰加热时温度随时间变化的图像如图乙，由图像可知冰属于（选填“晶体”或“非晶体”）；
①乙图中b点冰水的内能（选填“大于”“小于”或“等于”）a点冰水的内能；
①试管中的冰完全熔化后，若持续加热，得到图像中的DE段。

由此判断可能是液面上方的气压（选填“高于”或“低于”）1个标准大气压。

【答案】晶体大于低于
【解析】①由图像知，BC段为冰熔化过程，其温度保持不变，所以冰是晶体。

①由图像知，a、b两点处于冰的熔化过程中，温度虽然不变，但需要不断吸收热量，所以内能增大，那么b 点的内能大于a点的内能。

①冰完全熔化成水后，持续加热，达到一定温度，开始沸腾，沸腾过程，温度保持不变，则DE段为水的沸腾过程，保持不变的温度为98①，而水在标准大气压下的沸点为100①，所以此时液面上方的气压低于1个标准大气压。

8、下面是我们熟悉的四个图，请对着下面四个图所示的实验回答相应的问题：
（1）图甲说明了组成物质的分子间存在；
（2）图乙中，墙表皮的深处也被煤炭染黑，这种现象叫；这说明了固体的分子也在；（3）图丙两个铅柱下面即使挂上较重的钩码也不能把粘在一起的铅柱拉下，说明了分子间存在；（4）图丁是卢瑟福用α粒子轰击金箔而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了原子
模型。

【答案】空隙扩散不停地做无规则运动引力核式结构
【解析】（1）图甲中0.5L水与0.5L酒精混合后总体积小于1L，说明了组成物质的分子间存在间隙。

（2）煤炭堆放在石灰墙角处，墙角石灰墙深处会变黑，这是一种扩散现象，此现象说明固体分子也在不停地做无规则运动。

（3）两个铅柱下面即使挂上较重的钩码也不能把粘在一起的铅柱拉下，说明分子间存在相互作用的引力。

（4）卢瑟福用α粒子轰击金箔而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构模型，卢瑟福的原子核式模型为后来量子力学的发展奠定了基础，也揭示了原子内部的结构和组成方式。

9、蒸粽子时将碗倒扣在盛有适量水的锅中当支架，把装有粽子的盘子放在上方如图。

蒸好后打开锅盖，看到锅盖内表面有许多小水珠。

（1）锅盖内表面为什么有许多小水珠？
（2）蒸粽子用什么方式改变物体的内能？
【答案】见解析
【解析】（1）锅中温度较高的水蒸气遇到温度较低的锅盖，放出热量，液化形成小水珠，附着在锅盖内表面。

（2）蒸粽子时，粽子吸收热量，通过热传递的方式改变粽子的内能。

10、阅读下面的短文。

内能
内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能（即分子无规则热运动的动能）、分子的势能（即分子间相互作用能）、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等。

在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项。

由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系。

请回答下列问题：
（1）①慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化？
①加热针筒里的气体（体积不变），气体内能中哪部分发生变化？。