深入解析分子热运动与扩散现象：内能章节核心概念详解

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    第13章“内在能量”

    第一节 分子的热运动

    1、扩散现象

    ⭐定义：不同物质相互接触时相互进入的现象。

    ⭐扩散现象解释：①分子之间有间隙； ② 分子不断地无规律地运动。

    ⭐在课本图13.1-2中，放置二氧化氮的目的是：防止二氧化氮的扩散被误认为是重力作用。

    ⭐扩散可以在固体、液体和气体中发生，扩散速率与温度有关。

    ⭐分子运动必须与物体运动区分开来：扩散、蒸发等都是分子运动的结果，是从微观领域看的。飞扬的尘埃、液体对流、气体对流都是物体运动的结果。这是从宏观的角度来看。

    2、分子的热运动：所有物质的分子都在不断地进行不规则的运动。

    温度越高，热运动越剧烈。

    3. 分子间力

    ⭐分子间力包括分子之间的吸引力和排斥力。

    ⭐当分子间距离d=分子间平衡距离r时，吸引力=斥力。

    当⭐d＜r，重力＜斥力时，斥力起主要作用。

    由于分子之间的排斥力，固体和液体难以压缩。

    当⭐d>r时，重力>斥力，重力起主要作用。

    固体很难破碎，钢笔可以写字，胶水可以粘在东西上，这一切都是因为分子之间存在重力。

    ⭐当d>10r时，分子间的作用力很弱，可以忽略不计。

    破碎的镜子之所以不能重新圆圆，是因为镜块之间的距离远大于分子间力的范围，而分子间几乎没有力。

    二季度内能

    1、定义：物体内部所有分子的热运动动能与分子势能的总和称为物体的内能。

    2.任何物体在任何情况下都具有内能。

    3.内能的单位是焦耳。

    4、影响物体内能的因素

    ⭐温度：当物体的质量、材质、状态相同时，物体的温度越高，物体的内能越大。

    ⭐质量：当物体的温度、材质、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。

    ⭐材质：在温度、质量、状态相同的情况下，物体的材质不同，其内能也可能不同。

    ⭐存在状态：当物体的温度和物质质量相同，但物体的存在状态不同时，物体的内能也可能不同。

    5.内能与机械能不同

    ⭐机械能是宏观的。它是物体整体运动所具有的能量。其大小与机械运动有关。

   

    ⭐内能是微观的，是物体内部所有随机运动的分子的动能和分子势能的总和。内能的大小与分子随机运动的速度和分子间的相互作用有关。这种不规则的运动是物体内部分子的运动，而不是物体整体的运动。

    6.内能变化的外在表现

    ⭐当物体温度升高时，意味着物体内部的能量增加；当物体的温度降低时，意味着物体内部的能量减少。

    ⭐内能改变，但温度不一定改变。随着温度的变化，内能也必然发生变化。

    晶体熔化、凝固、沸腾过程中，物体的内能发生变化，但温度保持不变。

    7.改变物体内能的方法：功和热传递。

    8. 做事：

    ⭐做功可以改变内能：对物体做功会增加物体的内能。当物体对外做功时，物体的内能会减少。

    ⭐工作改变内能的本质：内能与其他形式能量的相互转化。

    ⭐如果内能仅通过做功改变，则内能的变化可以通过做功的量来衡量。

    ⭐如教材图13.2-5A所示，点火装置中的棉花燃烧是因为：活塞压缩空气做功，使空气中的能量增加，温度升高，达到棉花的着火点，导致棉花燃烧。

    ⭐如教材图13.2-5B所示，当软木塞弹出时，容器内会出现白色雾气。这是因为瓶中的空气推动软木塞对软木塞做功，降低了内能和温度，导致水蒸气液化并凝结成小水滴。

    9、传热：

    ⭐定义：传热是指热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的现象。

    热传递传递内部能量（热量），而不是温度。温度变化只是热传递的一种表现。

    ⭐本质：内能转移

    ⭐热量：在热量传递过程中，传递的内能的量称为热量。热量的单位是焦耳。

    热量是一个变化的量。只能说“吸收热量”或“放热”，而不能说“有热量”。 “传输温度”的说法也是错误的。

    ⭐条件：有温差。如果没有温差，就不会发生热传递。

    如图所示，烧杯中的水不会沸腾，因为没有温差。

    ⭐传热过程中，物体吸收热量，温度升高，内能增加；物体放出热量，温度降低，内能减少。

    10.做功与传热的异同

    ⭐相似点：由于它们改变内能的作用相同，所以做功和传热改变物体的内能是等价的。

    ⭐区别：做功时能量的形式发生变化，但传热时能量的形式保持不变。

    11.温度、热量和内能的区别

    ⭐温度表示物体的热度或冷度。随着温度升高，内能必然增加，但热量不一定会被吸收。

    ⭐热量是传热过程中的变化量。吸收热量并不一定会升高温度或增加内能。

    ⭐内能是一个状态量。内能增加时，温度不一定升高，也不一定吸热。

    ⭐“热”可以指热量、温度和内能。具体含义要根据实际情况而定。

    12.内能的利用

   

    ⭐利用内能加热：从能量的角度来看，这是内能的传递过程。

    ⭐利用内能做功：从能量的角度来看，这是内能转化为机械能。

    第三节 比热容

    1.探索：比较不同物质的吸热能力

    【实验设计】用天平称取等质量的水和食用油，调节两盏酒精灯的火焰，使火焰大小相同。用这两盏酒精灯分别加热水和食用油一段时间，用温度计测量水和食用油的温度，比较两者的升温速度。

    【实验表】下表仅供参考。

    【实验结论】相同质量的不同物质吸收相同热量，但温度升高程度不同。

    【备注】①比热容的概念是通过本实验引入的，因此实验中不能使用“比热容”一词。

    ②本实验采用控制变量法，因此应控制水和食用油的质量相同，控制酒精灯的火焰大小，控制加热时间相同。

    2、定义：某种物质单位质量的温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

    3、物理意义：比热容是表示物体吸收或释放热量能力的物理量。

    水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。物理意义为：1kg水温度升高（降低）1℃，吸收（放出）热量为4.2×103J。

    4. 比热容是物质的一种特性。比热容的大小与物体的类型和状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸放热、形状等无关。

    5.由于水的比热容较大，因此水常被用来调节温度、供暖、冷却剂和散热。

    6、海陆风：由于水的比热容大于沙石的比热容，沿海地区与内陆地区的温差不同。不同的温度导致白天和晚上不同的气压和不同的风。白天，陆地温度高，风从海洋吹向陆地；夜间，海洋温度高，风从陆地吹向海洋。

    7、比热容比较方法：

    ⭐质量相同，上升温度相同，吸收的热量（加热时间）比较：吸收的热量越多，比热容越大。

    ⭐质量相同，吸收的热量（加热时间）相同，升温相对：升温慢，比热容大。

    8、热量计算公式：

    ⭐当温度升高时，用：Q吸力=cm（t-t0）

    ⭐当温度下降时，用：Q put = cm(t0-t)

    ⭐当只给出温度变化时，用：Q=cm△t

    ⭐Q - 热量 - 焦耳 (J)； c——比热容——焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）； m——质量——千克（kg）；

    t——最终温度——摄氏度（℃）； t0——初始温度——摄氏度（℃）

    ⭐使用公式求液体温度时，一定要注意液体的沸点：水的温度是105°C，但最终结果应该是100°C。

    ⭐复习题时注意“升高（降低）10℃”或“升高（降低）10℃”。前者中的“10℃”是最终温度（t），后者中的“10℃”是温度的变化。 (t0)。

    9、热平衡方程：在不考虑热损失的情况下，

    Q 糟糕 = Q 释放。