3.第三讲 内能与比热容（解析版）

1物体的内能1知识讲堂内能1、内能运动的足球具有动能，那么运动的分子具有什么能量呢?弹簧在形变时，具有势能，而物体的分子间一直在吸引或排斥，就像分子装上弹簧一样，那么这是什么能量呢?构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动速度也就越大，我们称其为分子动能。同时，分子间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有分子势能。而内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。单位为焦耳(J)。内能是指微观世界中的分子的动能与势能的总和，与宏观世界中物体的机械能(动能、势能)是有区别的。两者不可混为一谈。2、对内能的理解(1)任何物体都具有内能，不论是热的铁还是冷的冰。(2)分子热运动说明分子具有动能，分子之间有引力和斥力说明分子具有势能。(3)内能是指物体的内能，而不是单个分子的。(4)机械能和内能是不同的，区别有:①定义不同:机械能是物体宏观动能和势能的总和，内能是微观分子动能和分子势能的总和。一个静止在地面上的物体机械能可以为零，但它的内能不可能为零。②影响因素不同:机械能与物体是否运动，物体高度，形变程度等因素有关;内能与物体的温度、质量、材料和物态都有关。3、内能大小的影响因素温度:在物体的质量、材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。质量:在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。材料:在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。状态:在物体的温度、材料、质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。例如相同质量的0°C的水所具有的内能大于相同条件下0°C的冰所具有的内能。物体内能的改变1、改变内能大小的方式物体的温度升高，物体内能增加。因为分子无规则运动加快，分子动能增加；还因为一般物体受热体积膨胀，分子间距离增大，分子势能增加。物态变化也伴随着内能的变化。在熔化、蒸发、沸腾等过程中，物体内能增加。相反，在凝固和液化等过程中，物体内能减少。改变物体的内能有做功和热传递两种方式。典例分析例1关于物体的内能，下列说法中正确的是（）A．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 B．0℃的冰熔化成0℃的水内能变大C．物体吸收热量，它的温度一定会升高 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移【解答】B练1.1关于物体的内能，下列说法中正确的是（）A．物体运动得越快，物体的内能越大 B．物体内能增大一定是吸了热C．50℃的水比40℃的水内能大 D.一碗水倒掉一半后，内能减小【解答】D练1.2下列对物体的内能的有关认识正确的是（）A．物体有机械能可能没有内能 B．物体有内能可能没有机械能 C．内能是物质内部所有分子做无规则运动的动能的总和 D．温度高的物体内能一定比温度低的物体内能大【解答】B练1.3关于内能，下列说法中正确的是（）A．0℃的物体没有内能 B．热量总是从内能大的物体向内能小的转移物体具有内能，也可以同时具有机械能 D．物体的内能大小与温度无关【解答】C练1.4关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）A．温度相同的物体内能一定相等 B．晶体熔化时温度不变，所以内能也不变 C．热量可以从内能少的物体传递给内能多的物体 D．物体吸收热量，内能一定增大，温度一定升高【解答】C练1.5关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（）A．同一物体吸收了热量，温度一定升高 B．同一物体温度升高，一定是吸收了热量C．温度越高的物体，含有的热量一定越多 D．同一物体温度越高，含有的内能一定越多【解答】D例2将肉片直接放入热油锅里爆炒，会将肉炒焦或炒糊，大大失去鲜味．厨师预先将适量的淀粉拌入肉片中，再放到热油锅里爆炒，炒出的肉片既鲜嫩味美又营养丰富，对此现象说法不正确的是（）A．在炒肉片过程中，肉片的温度升高，内能增加B．在炒肉片过程中，肉片内能增加主要通过做功实现的C．附着在肉片外的淀粉糊有效防止了肉片里水分的蒸发D．附近能闻到肉香体现了分子在不停地做无规则的运动【解答】C练2.1爆米花是将玉米放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成了玉米花．下列说法正确的是（）A．玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加B．玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加C．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变D．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加【解答】B练2.2如图所示现象中，利用做功使物体内能增加的是（）发烧时，用冷毛巾给头部降温 B．钻木时，来回转动硬木棒取火 天晴时，晒太阳使身体变暖和 D．煮茶时，火焰使茶水温度升高【解答】B2物质的比热容2知识讲堂比热容同时加热一锅油和一锅水，哪个先热? 过了几分钟油锅里的油就可以炸薯条了，而水锅里的花甲还没有什么反应。为什么吸收热量差不多，油和水的温度有这么大差别?不同物质的吸热能力有什么不同?1.探究不同物质的吸热能力实验器材:天平、铁架台、烧杯、温度计、石棉网、冷水、食用油、酒精灯、秒表等。实验原理:使用控制变量法，升高相同温度时，加热时间较长的物质吸收的热量自然多一些，单位质量吸收热量的能力更强。实验步骤:(1)按如图所示装置安装好实验仪器:(2)在两个烧杯中放入相同质量的食用油和水，保证两种液体的初始温度相同;点燃酒精灯，分别记录两种液体开高相同温度所用的时间;(4)分析产生这种实验现象的原因，得出结论。实验结论:不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量不同2、比热容的定义：单位质量的某种物质温度升高(降低)1°C时吸收(放出)的热量。物理意义:表示物体吸热或放热的本领的物理量。表示:符号c单位:焦每干克摄氏度，符号是计算方程:Q为吸收的热量;m是物体的质量，是吸热(放热)后温度所上升(下降)值。热平衡方程(不计热损失): 对比热容的理解比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、吸热放热、形状无关。水的比热容为表示:1kg的水温度升高(降低)1°C吸收(放出)的热量为，水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容较大。典例分析例1关于比热容，下列说法正确的是（）A．比热容是物体的特性之一，每个物体都有自己的比热容 B．相同质量的不同物体，温度相同时，比热容大的含的热量多 C．比热容与物体的质量和吸收（或放出）热量的多少有关 D．冰的比热容为2.1×103J/（kg•℃），可以理解为每千克冰的温度降低1℃时放出的热量是2.1×103J【解答】D练1.1下列有关比热容的说法中正确的是（）A．比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容 B．比热容是物质的一种特性，是固定不变的 C．水和冰是同一种物质构成，因此比热容相同 D．将一物体分成两半，其比热容也必减半【解答】A练1.2关于比热容，下列说法正确的是（）A．物体吸收的热量越多，比热容越大 B．物体的温度越高，比热容越大 C．物质的比热容与它的质量、温度的变化、吸收或放出的热量的多少无关 D．物体的质量越大，比热容也越大【解答】C例2下列现象不能用水的比热容大这一特性解释的是（）A．夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉 B．暖水袋的取暖剂是水 C．长期运行在盘山公路的汽车要在底部添加一个附加水箱，以便不断向刹车片浇水降温D．用水煮餐具，给餐具消毒【解答】D练2.1水的比热比其它物质都大，下列现象中，不属于利用水的这个特征的是（）A．供暖系统用循环热水来供给暖气 B．炎热的夏天在地上洒水纳凉 C．用水作为发动机的冷却液 D．冬天在窑中放一桶水，可防止储存的蔬菜冻坏【解答】B例3甲、乙两种金属的比热容之比是3：1，质量之比是2：1，当它们吸收相同的热量，甲物体的温度升高了10℃，则乙物体的温度升高了℃.1.5kg温度为10℃的水吸收6.3×105J的热量，水温将升高℃．[c水＝4.2×103J/（kg•℃），气压为标准大气压]练3.1质量为200g的沙子，吸收9.2×103J的热量后，温度从20℃升高到70℃，则沙子的比热容为。练3.2水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），将4kg的水倒掉一半，剩下水的比热容是______J/（kg•℃）；初温为30℃、质量为2kg的水吸收2.1×105J的热量后温度将升高到______℃例4小明用如图所示的装置来比较水和沙子吸热本领的大小，实验数据记录如表：材料物理量质量/g温度升高10℃所需要的时间/s温度升高20℃所需要的时间/s温度升高30℃所需要的时间/s水100150305464沙子57115189（1）为完成该实验，除图中使用的器材外，还需要的测量工具是有温度计、秒表和___天平___．（2）分析表中的实验数据可知：质量相等的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量___大于___（选填“大于”、“小于”或“等于”沙子吸收的热量．这说明__水____的吸热本领大些．（3）由以上实验现象推出：如果给质量相同的水和沙子加热相等时间，__沙子____升高的温度更高．（4）关于该实验的变量控制，下列要求中正确的是__AC____（填字母）A．选用火焰大小相同的酒精灯B．烧杯中分别装入相同体积的水和沙子C．选用规格完全相同的烧杯练4.1为了比较水和煤油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图1所示的实验。用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间，实验数据记录如表。物质质量/g初始温度/℃最后温度/℃加热时间/min水6020456煤油6020686（1）在实验过程中控制加热时间相同，通过比