专题复习：分子动理论、内能及利用、热机

专题复习：分子动理论、内能及利用、热机姜晓娟［考点热点指津］分子运动理论和内能及利用分子动理论物质由大量分子组成分子永不停息地做无规则运动分子间相互作用力——引力、斥力内能内能的概念改变内能的方法做功改变内能热传递改变内能热传递热传递规律热量、比热容能量守恒定律内能应用内能的获得热值的概念、计算、有效利用燃料内能的利用利用内能加热利用内能做功内燃机汽油机柴油机内能的利用和环境保护⎧⎨⎪⎩⎪⎧⎨⎪⎩⎪⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪→→⎧⎨⎩⎧⎨⎪⎩⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪一、分子动理论1. 分子和分子的运动首先要认识物质是由分子组成的（因为分子是保持物质原来性质的最小微粒）。

一切物体的分子都在不停地做无规则运动，分子的无规则运动用宏观的扩散现象体现，而宏观的扩散现象可用微观的分子无规则运动解释。

通过红棕色的二氧化氮和瓶口对接置于上部的空气彼此进入对方的扩散实验可以说明气体分子不停地做无规则运动；通过硫酸铜和水的扩散实验说明液体分子不停地做无规则运动；从生活中煤渣渗入墙中，行为不规范的同学的黑脚印渗入墙中都可以认识到固体分子不停地做无规则运动，从而建立完善的认识，一切物体的分子在不停地做无规则运动。

关键的一点是要能区分物质的运动和分子的运动。

如“灰尘飞扬”、“米粒翻滚”都属于物质的运动。

分子的运动，我们肉眼是看不见的。

如一个题中出现“春天，柳絮飞扬”、“夏天，槐花飘香”、“秋天，黄沙扑面”、“冬天，雪花飘飘”，这四个情景中，只有“槐花飘香”是分子运动，其它三个均为物质的运动情景。

2. 分子间存在相互作用——引力和斥力要通过形象的事例认识其存在，分子间既有引力，又有斥力。

一根普通的铁丝难以轻易拉断，说明引力的存在，取一块具有一定厚度的铁块，不能将它轻易压扁，说明斥力的存在。

当分子间距为1010-m时，引力斥力平衡；当分子间距小于1010-m时，斥力起主要作用；当分子间距大于这个距离时，引力起主要作用；当分子间距很远时，作用力变得十分微弱，“破镜不能重圆”就是这个道理。

二、内能1. 一切物体具有内能任何情况、任何温度下都有内能。

0℃的物体有内能、静止的物体有内能、冰山有内能，因为物体都是由物质组成，物质又由分子组成的，而分子又不停地做无规则运动，所以任何物体均有内能。

2. 内能大小的影响因素内能大小受温度的影响，还受质量的影响。

一根烧红的100℃的细铁丝和一池80℃的热水哪个内能大？不能只考虑温度，还要考虑质量。

注意识别两句话：A. “物体的温度越高（越低），内能就越多（或少）”；B. “温度高的物体内能大”。

A 是正确的，一个物体的温度越高（或低）物体内部分子运动越快（或越慢），物体的内能就越多（或越少）。

同一物体，内能的多少可以从它的温度高低反映出来；但是不同的物体，温度高低并不能直接反映内能的多少。

所以B 错。

3. 温度、热量、内能的区别与联系（1）区别：温度表示物体的冷热程度，描述物体所处的状态，标志着物体内部分子热运动和剧烈程度、温度的变化能反映一个物体的内能怎样变化。

单位℃。

热量表示物体在热传递过程中吸收或放出热的多少，是一个过程量。

不能说一个物体“有多少”或“含有多少”热量，只能说“吸收了”或“放出了”多少热量。

热量是与热传递过程相联系的物理量。

单位是J 。

内能是能的一种形式，从宏观看，物体内能大小与物体的温度有关；从微观看，物体的内能与物体内部所有分子的热运动及相互作用有关。

单位是焦耳。

（2）联系：热传递发生在温度不同的物体之间，热传递中内能的改变用热量来度量，物体温度升高，内能增大；物体温度降低，内能减小。

热传递过程中，物体放出了多少热量，它的内能就减少了多少。

三、热量的计算： 1. 比热容比热容是为了反映相同质量的不同物质（水和煤油）升高相同的温度吸收的热量不同；或是为了反映相同质量的不同物质吸收相同的热量升高的温度不同而引入的物理量。

除了要重视实验探究过程外，还要注意比热容是为了反映物质某方面的特性的，是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容，不同物质的比热容一般不同；同种物质，状态不同，比热容不同。

比热容只与物质有关，与其质量、吸放热情况、温度变化等无关。

2. 热量的计算计算公式：Q cm t t Q cm t t 吸放、=-=-()()00。

注意变形公式的使用和比例问题的掌握。

四、内能的利用——热机1. 燃料燃烧过程中的能量转化目前人类使用的能量绝大部分是从化石燃料的燃烧中获得的内能，燃料燃烧时释放出大量的热量，燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，物体的化学能转化为内能。

2. 燃料的热值1kg 某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。

热值是为了表示相同质量的不同燃料在燃烧时放出热量不同而引入的物理量。

它反映了燃料通过燃烧放出热量本领大小不同的燃烧持性。

燃烧的热值是燃料本身的一种燃烧特性，不同燃料的热值一般是不同的，同种燃料的热值是一定的，它与燃料的质量、体积、放出热量多少无关。

3. 在学习热值的概念时，应注意以下几点：（1）“完全燃烧”是指燃料全部燃烧变成另一种物质。

（2）强调所取燃料的质量为“1kg”，要比较不同燃料燃烧本领的不同，就必须在燃烧质量和燃烧程度完全相同的条件下进行比较。

（3）“某种燃料”强调了热值是针对燃料的特性与燃料的种类有关。

热值的单位J/kg，读作焦每千克。

还要注意，气体燃料有时使用J/m3。

4. 内燃机及其工作原理内燃机是燃烧直接在气缸内燃烧而推动活动塞做功的热功。

内燃机的工作原理是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，按燃烧燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机、煤气机等。

5. 提高热机效率的主要途径（1）改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。

（2）尽量减小各种热散失。

（3）减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。

（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。

例如热电站就是利用废气供热，即供电又供热，使燃料的利用率大大提高，据某杂志称国外有人发明装置，利用汽车尾气的热量加热饭等。

［典型例题透视］关于分子动理论和内能例1. 把两块相同的玻璃片叠在一起，沿垂直于玻璃面的方向很容易分开。

若在两玻璃片之间滴几滴水，使它们之间形成一层水膜后，再沿垂直方向还容易将二者分开吗？试用分子动理论解释其中的原因。

答案：不易分开。

因为当玻璃片间形成水膜后，玻璃面分子与水分子间的距离较小，分子间的作用力很大。

沿垂直于玻璃面的方向将二者分开须克服分子间的作用力，所以较难分开。

透视：分子间产生的作用力受间距大小影响的，当分子间的距离大于分子直径的10倍时，分子间的作用力就变得十分微弱，可以忽略。

两玻璃片之间没有水膜时，接触面之间距离太大，分子作用力太小，所以很容易将它分开。

反之，两玻璃片之间有水膜，分子间距小，所以很难分开。

例2. 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，下列选项中属于热传递改变物体内能的是（）A. 两手摩擦能发热B. 烧火水变热C. 锯木材锯子发热D. 钻木取火答案：B透视：本题主要考查改变物体内能的方式，A、C、D分别是克服摩擦力对手、锯、木材做了功，使机械能转化为内能，物体内能增加，温度升高。

B中，燃料燃烧放出的热被水吸收，水内能增加、温度升高。

点拨：此类问题要先判断物体内能是增加还是减少，并分析改变的原因，从而确定能量的转化或转移。

例3. 奶奶在厨房炒菜，张文一进家门就嚷开了：“奶奶，你炒的花菜真香啊！”奶奶却说：“花菜刚下锅，你就闻到香味了，饭桌上放着我早就烧好的肉，你却没有闻到香味，难道我烧的肉不好？”张文赶紧向奶奶赔视，又说了一席话，奶奶眉开眼笑。

你知道张文是如何用学过的物理知识向奶奶解释的吗？答案：炒菜时，菜的温度高、内能大，它的分子运动速度大，扩散到空气中的速度快，故张文很快闻到花菜的香味。

透视：此题的考点是分子的热运动与温度的关系，并且要学会从阅读型材料中捕捉提取信息。

例4. 为什么湿的手套和袜子不易脱下来？答案：手套和袜子在干的时候，织物本身比较松，同时它们对手和脚的附着力也很小，所以我们可以很方便地把它们脱下来。

可是，手套和袜子湿了以后，由于水的表面张力使织物绷紧了，同时手套、袜子和手、脚上的水分子互相之间又有一定的引力，就像胶水似的把它们“粘”了起来，所以就不容易脱下来。

透视：此题考查点为分子间的作用力。

例5. 关于物体的内能，下列说法正确的是（）A. 物体运动得越快，内能越大B. 物体举得越高，内能越大C. 物体运动得越快，举得越高，内能越大D. 物体温度越高，内能越大答案：D透视：在分析物体内能大小时，应注意物体的内能与物体的质量、温度、种类有关，物体的运动速度和举起的高度无关。

物体的速度和高度影响的是机械能，内能和机械能是不同形式的能。

例6. 下列关于热运动、温度、热量和内能的相互关系的说法正确的是（）A. 物体的温度升高，一定是吸收了热量B. 物体的内能增加，其温度一定升高C. 物体的温度升高，分子热运动加快，内能一定增加D. 物体的内能增加，一定是吸收了热量答案：C透视：物体的温度升高了，说明分子热运动加快，内能一定增加，其原因可能是吸收了热量，也可能是另外的物体对它做了功，故A、D是错误的，C是正确的。

当物体发生物态变化时，如冰吸热融化是内能增多而温度不改变的，故B是错误的。

例7. “物体温度高时的热量多于温度低时的热量”，这一说法是否正确，为什么？答案：这一说法不对。

因为“热量”是伴随着物体温度变化的，只能说物体吸收或放出热量的多少。

题中说“物体温度高时的热量多于温度低时的热量”，言下之意是物体含有热量，所以这种说法是错误的。

透视：此题区别温度、热量、内能三者的关系。

“温度”是状态量，“热量”是过程量，不能说物体含有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。

例8. 做功和热传递是改变物体内能的方法，那么，对一个物体做功，这个物体的内能一定增加吗？答案：不一定。

透视：让一个铁块从外界吸热，即从外界得到内能，会测出铁块的温度变化了。

所以一个物体的温度变化了，说明它的内能变化了。

让一块0℃的冰从外界吸热，即从外界得到内能，会看到水熔化成0℃的冰，虽然温度没有变化，但这些0℃的水比原来0℃的冰内能要大。

所以一个物体的物态变化了，说明它的内能变化了。

所以由内能的定义知：内能是指物体内部所有分子做无规则运动的分子动能和分子势能的总和。

如果一个物体的质量减少了，它内部分子的数目也减少了，那么它内部分子动能和势能的总和，即内能也随着减少了。

所以一个物体的质量变化了，说明它的内能也变化了。

综上所述，可以通过一个物体的温度、状态、质量来确定它的内能是否改变。

对题中的问题来说：拿一段铁丝来回弯几下，用手摸弯折处，感觉温度比原来高了，说明弯折处的内能增加了。