第13章和第14章 内能 内能的利用(答案)

第13&14章内能内能的利用

1、现代科学家研究发现，常见的物质是有极其微小的粒子——分子、原子构成的。人们通常以10-10m为单位来量度分子。分子如此之小，只能通过电子显微镜帮助我们观察到它们。

2、用如图所示的装置探究气体扩散现象，在A、B两个集气瓶中分

别装有无色的空气和红棕色的二氧化氮气体，应该把B瓶放在下面，

A瓶倒扣在B瓶上，这样可以减小重力对实验的影响，使两个瓶口相

对，之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板，一段时间后，根据B瓶内

气体颜色变浅，A瓶内气体颜色变深，最后两瓶内气体颜色变得均匀

的现象可知气体发生了扩散。像这样，不同的物质在相互接触时彼此

进入对方的现象，叫做扩散。扩散现象也可以发生在液体之间，固体

之间也能发生扩散。扩散现象说明了，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动（即分子的热运动）。分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。同样，分子运动越剧烈，物体温度越高，比如，我们生活中经常使用微波炉来加热食品，食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得食物的内能增加，温度升高。

3、如图所示的实验现象可以说明：分子之间存在引力。

例如：两个露珠相遇变成一个露珠、固体和液体能保持

一定的体积等现象都能说明分子之间有引力。但小明

认为，装置中的两块铅柱的底面是削平、削干净之后紧

紧压在一起的，二者之所以拉不开，是因为大气压强的

作用。你怎么设计实验或通过计算来判断小明的观点

是否正确？

（1）实验法：将图中的装置放入真空罩中，往外抽气，观察下面的铅柱及所挂重物是否掉落。若掉下来，则小明的观点正确，若不掉下来，则其观点错误。

（2）计算法：用刻度尺测出铅柱横截面的直径D，算出其面积S，利用F=PS计算出大气压力；再用弹簧测力计测出下面铅柱及所挂重物的总重力G；比较F与G的大小关系。若F不小于G，则小明的观点正确；若F小于G，则其观点错误。

从扩散现象还可以看出，物体的分子不是紧密地挤在一起，而是彼此间存在间隙。但却很难将固体和液体压缩，这是因为除了引力以外分子之间还存在斥力。分子间的引力和斥力同时并存。

4、构成物体的所有分子，其热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。从定义中我们不难看出，一切物体都有内能。同一个物体的内能是可以改变的。因为影响物体内能大小的因素温度、物态、质量、体积等是可以改变的。比如：相同质量0℃的水的内能大于0℃的冰的内能，这是因为0℃的水放出热量才会凝固成0℃的冰；或：0℃的冰需要吸收热量才会熔化成0℃的水。

5、改变物体内能的方式有热传递和做功。在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。物

体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少。热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。所以只能用吸收或放出来表述热量，而不能说含有、具有、谁的热量。吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低无关。

6、甲图的现象是：硝化棉燃烧；分析甲图得出的结论是：

对物体做功，物体温度升高，内能增加。

解析：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把

活塞迅速压下去，玻璃筒内的空气被压缩，活塞对筒内空

气做功，从而使筒内空气的内能增加，温度升高，当温度

达到硝化棉的燃点时，硝化棉迅速燃烧。硝化棉的温度升

高，内能增大是通过热传递的方式实现的。需要注意的一

点：活塞做功直接改变的是筒内空气的内能，空气再将内

能传递给硝化棉。该实验实际上包含了做功和热传递两种

改变物体内能的方式，侧重说明对物体做功，物体温度升

高，内能增加。

7、乙图的现象是：瓶塞跳起，且瓶内出现白雾；分析乙图

得出的结论是：物体对外做功，物体温度降低，内能减小。

解析：在烧瓶中装入少量的水，用吸水纸把烧瓶内外擦拭

干净，塞紧瓶塞；用打气筒向瓶内打气，压缩了瓶内的空

气，空气的内能增加，温度升高，瓶内的水吸热汽化，产

生更多水蒸气，随着打入瓶内的空气增加，气压越来越大，

直至冲开瓶塞（即我们所看到的瓶塞跳起），同时看到瓶内出现白雾，这是由于瓶内的气体推动瓶塞做功，内能减小，温度降低，使瓶内空气中的水蒸气液化成小水滴，形成白雾。（通过甲乙两个实验，我们得出结论：做功可以改变物体的内能。但要注意的是，对物体做功，物体的内能不一定发生改变。比如：吊车将物体匀速提升或下放的过程中，对物体做了功，但物体的内能不变，改变的是物体的机械能。）

8、“热”在不同的语境中具有不同的含义：“今天很热”，表示温度；“物体吸热”，表示热量；“摩擦生热”，表示内能。（对温度、内能、热量三个概念的认识要准确）

9、相同质量的水和沙子，吸收相同的热量，沙子温度升高得多。生活中很多类似的现象都表明，不同物质的吸热本领不同。利用如图所示的装置探究不同物质吸热的本领时可以采取以下2种方案（采用控制变量法）：

方案1：选取质量相同的不同物质，让它们吸收相同的热量，比较它们升高的温度，温度升高少的物质吸热本领强；

方案2：选取质量相同的不同物质，让它们升高相同的温度，比较它们吸收热量的多少，吸收热量多的物质吸热本领强。

实验注意事项：1）实验中要控制水和食用油的质量相等，而非体积相等，这是因为在实验中体积会随着温度的变化而变化；

2）加热装置使用电加热器，比使用酒精灯更能准确地控制相同时间内放出相同的热量（或控制水和食用油在相同时间内吸收相同的热量）；

3）温度计的玻璃泡要全部浸入液体中，且玻璃泡

不能碰到容器底、容器壁或电加热器。

4）本实验中运用的物理方法：控制变量法——控

制水和食用油的质量相等、吸收的热量相等（或温

度的变化量相等），通过比较温度的变化量（或吸

收热量的多少）不同，说明水和油的吸热本领不同。转换法——物质吸收热量的多少通过加热时间的长短来反映，即“吸收热量的多少”转换为“加热时间的长短”。（因为，相同规格的电加热器，就是指它的电功率等相同，每秒放出的热量是一定的，通电时间越长，放出的热量越多，不考虑热量损失，放出的热量全部被水和食用油吸收，故物质吸收热量的多少可用加热时间的长短来反映。）

10、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。比热容跟密度相似，也是物质的一种特性，它跟物质的种类和物质的状态有关；它反映了物质温度改变的难易程度。水的吸热（或放热）本领强，是常见物质中比热容最大的，所以常用水作为散热剂或冷却剂，如冬天北方地区用水作暖气设备的供热介质，汽车发动机用水作冷却剂等；某些城市建设人工湖来调节气温，也是相同的道理。

注意：不要误认为所有跟水有关的应用都利用了水的比热容较大这一特性，如往教室地面上洒水感到凉快是利用了水蒸发吸热的原理；用水煮饺子和用油炸饺子口感不同的原因是

因为二者的沸点不同。

11、该装置是一个简单的热机，其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化

为内能，一部分内能通过热传递的方式传递给工作物质——水，水内能

增大，温度升高，一段时间后，水蒸气将塞子冲出，水蒸气的内能转化

为塞子的机械能。

热机的原理是：燃烧燃料化学能转化为内能，然后又通过做功，把内能转化为机械能。内燃机分为汽油机和柴油机。四冲程内燃机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在四个冲程在中，只有做功冲程中燃气对外做功，其他三个冲程要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，故飞轮的质量要足够大。每完成一个工作循环，活塞往返2次，曲轴和飞轮均要转动2圈，完成4个冲程，其中做功1次。某单缸四冲程汽油机的转速是600r/min，则1min燃气对外做了300次功，完成了300个工作循环，燃气做功的时间间隔是0.2s，1s内活塞共来回10次。

12、汽油机与柴油机结构上的区别是前者气缸顶部有一个火花塞，后者是一个喷油嘴；点火方式上前者是点燃式，后者是压燃式；吸气冲程中前者吸入的是汽油和空气的混合物，后者