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13 內能
13.1 分子熱運動
知識點1.物質的結構
(1)物質是由許多肉眼看不見的分子和原子組成的。 分子一般以10-10m為單位進行測量。 分子數量巨大，例如體積1 cm3的空氣中約有2.7×1019個分子。
(2)分子間存在間隙
知識點2.分子熱運動
碳擴散實驗 液體擴散實驗 固體擴散實驗
注意：將濃密的甲烷二氧化碳和氯化銅堿液放在底部，將密度較小的空氣和水放在前面，以防止重力對實驗的影響；
(2)擴散現象
①定義：不同物質相互接觸時相互邁進的現象稱為擴散。
②擴散現象表明所有物質的分子都在不斷地進行不規則的運動，同時也表明分子之間存在著間隙。
③擴散現象是由分子的連續運動引起的，而不是在宏觀力的作用下。 分子的運動是分子本身的特性，與外界作用無關。
膨脹：從二氧化碳、液體和固體的擴散速率可以知道，二氧化碳分子的隨機運動最劇烈，固體分子的隨機運動最不劇烈，液體分子的劇烈運動程度介于二氧化碳和固體之間。
(3)分子的熱運動
①定義：一切物質的分子都在不斷地做著不規則的運動。 這些隨機運動稱為分子的熱運動。
②溫度越高，物質的擴散速度越快，分子運動越劇烈。
注意：在任何水溫下，組成物質的分子都在不斷地隨機運動，只是運動的速度不同。 不能誤解的是，低于0°C的物質分子不會運動。
③分子運動越劇烈13.1分子熱運動教案，物體的溫度越高。
知識點3.分子間的斥力
(1)分子間存在相互吸引力和作用力。
方法：分子間斥力并不直觀，我們無法直接感受到它的存在，但其特性與彈簧拉伸或壓縮時所表現出的力類似。 將兩者進行比較，有助于我們進一步了解分子之間的排斥力的特點，這樣的方法稱為類比法。
(3)分子間存在吸引力和力的現象
①說明分子間存在萬有引力的現象有：許多物體都具有一定的形狀； 在荷葉上，兩滴水靠近時可以手動合并為一滴。 固體不易扭曲； 壓緊后，就會結合在一起等等。
②說明分子間存在力的現象有：物體不能被壓縮到無窮小，固體和液體都難以被壓縮。
③值得注意的是，分子間的吸引力和力的作用范圍很小，只有當分子彼此非常接近時才會形成。 當分子間的距離太大時，分子間的斥力會很弱，甚至為零。 破碎的鏡子未能重聚的原因。
④不同物質分子間的吸引力和作用力也不同。
(4)物質三種狀態的分子結構和宏觀特征比較
(5)分子動力學理論內容
①普通物質是由大量的分子和原子組成的；
②物質中的分子不斷進行熱運動；
③ 分子之間存在吸引力和力。
誤解和混亂警告
錯誤：分子的機械運動和熱運動
錯誤：分析實際例子時，很容易將宏觀和微小物體的機械運動與分子的熱運動混淆。 分子的不斷隨機運動不同于外力作用下的機械運動。
(1)機械運動是宏觀物體的運動，可以直接觀察到，而分子的熱運動是分子不斷的、不規則的運動，不能用肉眼直接觀察到。
(2)分子不停地做不規則運動是自發形成的，不受外力作用； 而機械運動是宏觀物體在外力作用下的運動，在判斷是機械運動還是分子熱運動時，要注意區分機械方式（如攪拌）和外力引起的物體宏觀運動。力（重力、風）。 例如，風的產生是空氣的規律運動，屬于宏觀物體的機械運動，而不是分子的運動； 室外清掃時，空氣中飛揚的灰塵是宏觀物體（污垢）在外力作用下的機械運動。
(3)分子運動的快慢與濕度有關，水溫越高，分子運動越劇烈； 而機械運動的速度與溫度無關，而與外力有關。
13.2 內能
知識點1.內能
(1)①分子動能：分子不斷地無規則運動。 像所有運動的物體一樣，運動的分子也具有動能。 分子因運動而擁有的能量稱為分子動能。 物體的溫度越高，分子熱運動的速率越大，動能也越大。
②分子勢能：由于分子之間存在類似彈簧變形的相互作用，因此分子勢能稱為分子勢能。
③物體的內能：組成物體的所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和，稱為物體的內能。 單位：焦耳（J），各種能量的單位都是焦耳。
（二）從五個方面認識物體的內能
①內能是指物體的內能，不是分子的內能，更不是某些分子和少數分子所擁有的能量，而是物體中所有分子所共有的分子動能和分子勢能的總和。
② 一切物體在任何情況下都具有內能。 根據分子動力學理論，可以看出，所有物體中的分子都在不斷地隨機運動，無論物體處于什么狀態、什么形狀、是否存在，分子之間都存在著分子力。溫度高或低。 因此，所有物體在任何情況下都具有內能。 例如，50°C的水有內能，0°C的水有內能，-10°C的冰仍然有內能，但對于同樣的水13.1分子熱運動教案，當濕度增加時，內能減少。
③內能不可測，即無法確切知道物體內能的具體值。
④物體的內能是會變化的。 當內能發生變化時，物體會表現為兩種形式：體溫變化和物理狀態變化。
⑤內能是不同于機械能的另一種形式的能量。 機械能與整個物體的機械運動有關，而內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用有關。
知識點2.物體內能的變化
(2)做功改變物體的內能
做功可以改變物體的內能。 當物體做功時，物體的內能會減少； 如果物體對外做功，物體的內能就會減少。
(4)改變物體內能的功和傳熱是等價的
改變物體內能的方法有兩種：做功和傳熱。 物體內能的變化可以通過做功或傳熱來實現，即做功和傳熱在改變物體內能方面是等價的。
知識點3、熱量
(1)定義：在熱傳遞過程中，傳遞的能量稱為熱量。 熱量用符號Q表示。
(2)單位：熱和功都可以用來衡量物體內能的變化。 使用的單位是相同的。 功的單位是焦耳，熱量的單位也是焦耳，內能的單位也是焦耳，符號是J。
(3)理解熱的概念，應注意以下三點
① 熱量是傳遞內能多少的量度，是一個過程量，可以用“吸收”或“釋放”來描述
②物體放出的熱量會減少內能； 物體吸收的熱量會減少內能。 但需要注意的是，內能的減少或減少不僅與放出或吸收熱量有關，物體的內能也可以通過做功而改變。
③熱量的多少與物體的能量（內能）的多少以及物體的濕度高低無關。
13.3 比熱容
知識點1.比較不同物質的放熱量
（1）實驗探索：不同物質吸（放）熱能力的探索
①設計實驗：比較不同物質的放熱量時，可采用以下兩種方法：
A。 選擇相同質量的不同物質，讓它們吸收相同的熱量，比較它們的溫降，溫降較小的物質放熱能力較強；
b. 選擇具有相同質量的不同物質，將它們降低到相同的溫度，并比較它們吸熱的程度。 吸收熱量越多的物質，放出熱量的能力就越強。
②實驗設備及待測化學品數量
實驗設備：同等大小的電加熱器、燒杯、溫度計、天平、秒表、水、煤油等。
實驗中待檢測的化學量：
A。 用溫度計測量水和煤油的初溫t0和終溫t；
b. 用天數來評價水和煤油的質量m；
C。 用秒表記錄加熱時間t。
③實驗記錄表
④實驗過程
實驗裝置如圖所示，取兩個相同的燒瓶，分別放入500g水和500g水
煤油，它們的初始溫度是一樣的，用同一個電加熱器加熱。
A。 將水和煤油同時加熱，觀察并讀取溫度計的指示；
b. 讓水和煤油降至與體溫相同的溫度，記錄并比較加熱時間。
⑤分析論證：將同質量、同初始溫度的水和煤油加熱，會使它們吸收
相同熱量（相同加熱時間）下，煤油的體溫比水升高； 使他們崛起
在相同體溫的情況下，將水加熱所需的時間較長，這說明水和煤油的放熱能力不同。
⑥探索與歸納：相同質量的不同物質降低相同的體溫，但吸收的熱量不同； 相同質量的不同物質吸收相同的熱量，但降低體溫的程度不同。 實驗表明，不同類型的物質具有不同的放熱能力。
注：（1）試驗中的水和煤油的質量是相同的，而不是體積相同。
(2)電加熱器應放在燒瓶頂部，使整杯水或煤油受熱均勻。
(3)溫度計玻璃泡的高度合適，并完全浸入液體中，玻璃泡看不到容器底部、容器壁和電加熱器。
(4)為了使探究和推理具有普適性，幾個小組可以選擇不同的液體進行實驗，這樣可以減少實驗中因重合而造成的偏差，使實驗推論更具普適性。
方法與方法：（1）控制變量法：本實驗控制水和煤油的質量，使吸收的熱量相等。 體溫變化的差異表明水和煤油的放熱能力不同； 控制水和煤油的質量，溫度變化相同，通過加熱時間（吸收的熱量）的不同，水和煤油的放熱能力不同。
(2)換算方法：電加熱器每秒鐘釋放的熱量一定，通電時間越長，釋放的熱量越多。 不管熱損失如何，放出的熱量全部被水或煤油吸收，因此物質吸收的熱量換算成加熱時間的長短。
知識點2、比熱容
（1）定義：一定質量的物質在溫度下降時吸收的熱量與其質量與下降后的體溫的乘積之比，稱為該物質的比熱容。 比熱容用符號c表示。
(2)化學意義：為比較不同物質吸熱和放熱能力而引入的數學量。 單位質量的物質溫度下降1℃所吸收的熱量等于其溫度升高1℃所釋放的熱量，兩者在數值上都等于其比熱容。
(3)單位：焦耳每千克攝氏度，符號為J/(kg·℃)。 有時比熱容的單位也可寫為J·(kg·℃)-1。
(4) 五點透析比熱容
① 比熱容是物質本身的性質之一。 它反映了不同物質吸收和釋放熱量的強弱。 比熱容大的物質吸熱和放熱能力強，比熱容小物質吸熱和放熱能力弱。
②比熱容的化學含義：例如水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，其化學含義為：質量為1kg的水，溫度下降（或降低）1℃ ，吸收（或釋放）的熱量為4.2×103J。
③對于同一物質，比熱容的值還與物質狀態有關，不同物質狀態下比熱容不同。 例如：水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，而冰的比熱容為2.1×103J/(kg·℃)。
④物質的比熱容不隨物質的質量、吸收（或放出）熱量和濕度的變化而變化； 只要是同一種物質，當物質狀態相同時，無論其形狀、質量、溫度或地點如何，比熱容通常是相同的。
(5) 觀察下表“部分物質的比熱容”，可以發現： 部分物質的比熱容 c/[J·(kg·℃)-1] ①每種物質都有一定的比熱容，不同物質的比熱容等于
一般不同。
② 常見物質中，水的比熱容最大，為4.2×103J/(kg·℃)
③水和冰的比熱容不同，這意味著物質的比熱容與物質的狀態有關。
④ 有一些不同種類的物質（如冷氣和煤油）的比熱容是相同的。
⑤ 液體物質的比熱容通常大于固體物質的比熱容。
(6)水的比熱容大。 這一特性在日常生產生活以及調節體溫方面具有重要的應用。 其應用主要包括以下兩個方面：
①水吸（散）熱能力較強，用水作為冷卻劑或冷卻液。
②水的體溫難以改變，從而保護機器或生物體。 由于水的比熱容較大，一定質量的水與相同質量的其他物質相比，吸收或放出等量的熱量，水的溫度變化較小。 例如，如果生物體中水的比例較高，當環境濕度快速變化時，水的體溫變化緩慢，有利于調節生物體本身的體溫，從而避免對生物體造成嚴重損害。室溫變化過快引起的有機體。 又如，水的比熱容小于土壤和沙子的比熱容，這就是沙漠地區和沿海地區晝夜溫差較大的原因。 石塊、干土等材料的比熱容較小，吸收（或釋放）相同的熱量，水滴（或降低）溫度遠小于相同質量的石塊、干土的降低（或降低）溫度。 因此，沿海地區晝夜溫差較小，沙漠地區晝夜溫差較大。 有些城市修建人工湖來調節溫度，也是同樣的道理。
知識點3.卡路里估算（一）卡路里估算公式
①吸熱式：()-=吸收 ②放熱式：()ttcmQ-0=釋放
式中，c代表物質的比熱容，m代表物體的質量，t0代表物體原來的初始溫度，t代表吸熱后的終止溫度，“t0-t”代表增加的物體溫度，有時可用△t表示，此時放熱公式可寫為tcmQ？ = 把。
(2) 卡路里估算的常用公式：tcmQ?=吸收
Δt代表濕度的變化。
可見，物體吸收或釋放的熱量是由該物體的質量、該物質的比熱容以及該物體的溫度變化的乘積決定的，與物體的溫度變化無關。物體的溫度
Q吸收和Q釋放公式中化學量的單位：比熱容c的單位為J/(kg·℃)，質量m的單位為kg，氣溫的單位(t或t0或△t )為℃，熱量Q的單位為J，估算時應注意單位的統一。
（三）進行熱量估算時應注意的四個問題 ①正確理解公式中各量的數學意義。 ② 統一式中各化學量的單位不必統一。
③該公式適用于物質狀態不發生變化的情況下物體加熱（或冷卻）過程中放熱（或吸熱）的估算。 如果吸熱和放熱過程中發生狀態變化，則不能使用這些公式。
④ 解題時要仔細審題，注意t(℃)減少、t(℃)減少、t(℃)增加、t(℃)增加對應到溫度的變化，下降到 t (°C) °C)，增加到 t (°C) 對應于物體的最終溫度為 t (°C)。
(4) 熱平衡多項式
當兩個不同溫度的物體放在一起時，溫度低的物體放出熱量，溫度升高； 高溫物體吸熱，溫度降低。 如果釋放的熱量沒有散失，就會全部被高溫物體吸收，最終兩個物體的溫度相同，這意味著“達到熱平衡”。 用公式表示為Q吸收=Q釋放（熱平衡多項式）