名师导学——3.5 物体的内能

3.5物体的内能
学习指要
一、知识要点
1．热运动：物体内部大量粒子的元规则运动。
2．内能：物体内部大量做热运动的粒子具有的能，也叫热能。
3．做功和热传递都可以改变物体的内能，且是等效的。做功改变内能的实质是热能与其他形式能之间的转化。热传递实质上是内能从高温物体传递到低温物体，或者从同一物体的高温部分传递到低温部分。
4．燃料热值：l千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，其单位是焦／千克。
5．热量：物体吸收或放出热的多少叫做热量，用Q表示。和功、能的单位一样，热量的单位为焦耳，简称“焦”，符号为“J”。
6．比热容：单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的热量，叫做这种物质的比热容，用字母c表示。单位为焦／(千克·℃)。
7．比热容是物质的一种特性，可以用来鉴别物质。
8．热量计算公式：Q吸=cm(t一t 0)；Q放=cm(t 0一t)
二、重要提示
1．粒子的无规则运动与温度有关，温度越高，粒子的无规则运动越剧烈。
2．热运动是指大量粒子的无规则运动，单个粒子无热运动可言。可见，单个粒子也无内能可言。
3．内能的大小跟物体的质量有关，例如一壶沸水的内能比一杯沸水的内能就要大得多。
科学广场
气候与热污染
夏季，人们喜欢到海边休息。白天，海风轻拂，带来丝丝凉意，夜间却不会很凉。而沙漠的夏天，温度变化较大，白天气温可达60℃，夜晚则能降到l0℃左右。海边与沙漠的气候为什么会如此不同?
水的比热容是沙石的4.5倍，也就是说，要使水和沙石上升同样的温度，水能吸收更多的热量，因而在同样受热的情况下，水的温度变化比沙石小得多。白天，阳光照在海上，由于海水的比热容较大，吸收了热量，海水的温度变化并不大，所以海边的气温不会很高。由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大。
气温不仅受自然环境的影响，还受人为环境的影响。城市的工业和交通急剧发展，每天都消耗大量燃料。燃料燃烧产生的内能，只有一部分做了有用功，大部分成为环境热源。电灯、电机、汽车、火车、空调、冰箱等都在向环境散发热量，城市里过多的人口散发的热量也很客观。大城市散发的热量可以达到所接收的太阳能的2／5，从而使城市的温度升高，这就是人们常说的热岛效应。
解题指导
【例l】下列关于物体内能的说法正确的是( )
A．水具有内能，冰块没有内能
B．水蒸气具有的内能一定比水具有的内能大
C．一杯水的温度越高，它具有的内能越大
D．一杯水放在高处比放在低处具有的内能大
【解析】任何物体在任何时候、任何情况下都有内能，由此可知选项A错误。物体的内能不但跟状态有关，而且跟质量和温度有关，质量越大，温度越高，内能越大。由于水和水蒸气的质量大小不知，故无法判断哪一物体的内能较大，选项B错误。内能与机械能不同，与物体所在的位置、速度无关。所以，选项D错误。
【答案】C
【例2】学校的游泳池长25米，宽10米，水的平均深度为1.5米。在太阳照射下，水温由原来的20℃升高到25℃，则池内的水吸收了多少热量?[已知水的比热容c 水=4.2×103焦／(千克·℃)]
【解析】m=ρV=1.0×103千克／米3×25米×10米×1.5米=3.75×10 5千克
水吸收的热量：Q= cm(t一t 0)=4.2×103焦／(千克·℃)×3.75×105千克×(25℃—20℃)=7．875×10 9焦
【答案】7.875×10 9焦
同步训练 A组
1．日常生活中有许多物体内能发生改变的现象，判断下列现象中改变物体内能的方式。属于做功改变物体内能的是 ，属于热传递改变物体内能的是 。(填序号)
A．用打气筒打气时，筒壁发热
B．擦火柴取火
C．金属汤勺一端放在热汤中，另一端变烫
D．磨刀时刀发热
E．用凸透镜在阳光下取火
F．用电水壶烧开水
2．2010冬奥会中我国女子冰壶选手在冰壶前方“刷冰”，是为了通过 的方式改变冰的内能，使表面的冰 (填物态变化名称)成薄薄的一层水，这样就能够减小冰壶与冰面之间的 ，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动。
3．酒精的热值是3.0×107焦／千克，它表示的意义是 ( )
A．酒精燃烧时释放的热量为3.0×107焦
B．1千克酒精燃烧时释放的热量为3.0×107焦
C．1千克酒精完全燃烧时释放的热量为3.0×107焦／千克
D．以上说法都不正确
4．搓手能使手的温度升高，这是用 的方法使手的内能增加。使用电热水器给水加热，这是用 的方式使水的内能增加，把质量为2千克、初温是30℃的水加热到80℃，这些水吸收的热量是 焦。[水的比热容是4.2×10 3焦／(千克·℃)]
5．下列关于温度、内能、热量的说法正确的是( )
A．物体温度越高，它的内能就越大
B．要使物体内能增加，一定要吸收热量
C．要使物体内能增加，一定要对物体做功
D．物体内能增加，它的温度就一定升高
6．天然气已在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107焦／米3。完全燃烧0.05米3天然气可以放出 焦的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5千克的水温度上升 ℃。一瓶天然气，用去一半，瓶中剩下的天然气的热值为 。[水的比热容为4.×10 3焦／(千克·℃)]
7．用活塞式打气筒给自行车车胎打气的过程中，气筒的筒壁通常会发热。筒壁发热的原因
是做功和 做功。请设计实验证明究竟哪个是主要的发热原因： 。

8．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明做了如图所示的实验：在两只相同的烧杯中分别装入质量、初温相同的水和沙子，并用两个相同的酒精灯对其加热。实验数据如下表所示：
物体
种类
质量／克
温度升高10℃所需的时间／秒
温度升高20℃所需的时间／秒
温度升高30℃所需的时间／秒
沙子
30
64
89
124
水
30
96
163
220
(1)在此实验中，用加热时间的长短来表示物质 。
(2)分析表格中的实验数据可知：质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量
(填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量。
(3)若对质量相同的水和沙子加热相同的时间，则 (填“沙子”或“水”)升高的温度较高。
(4)实验中有些同学发现，刚开始加热时，情况与(3)中的结论不符，你认为可能的原因是
。
同步训练 B组
9．将肉片直接放入热油锅里爆炒，会将肉炒焦或炒煳，大大失去鲜味。如果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．附着在肉片外的淀粉糊有效防止了肉片里水分的蒸发
C．在炒肉片过程中，肉片内能增加主要是通过做功实现的
型号
8B13
流量
300米3／时
扬程
12米
质量
111千克
效率
80%
D．附近能闻到肉香体现了分子在不停地做无规则运动
10．春天，农民需用水泵抽水灌溉农田，某水泵的铭牌如表所示。
(1)此水泵连续正常工作5小时，所做的有用功是多少?
(2)此水泵的总功率是多少?
(3)如果此水泵用柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能40％ 转化为水泵的机械能，那么每小时消耗的柴油是多少?(柴油的热值是3×10 7焦／千克，g取10牛／千克)
参考答案
3.5 物体的内能
1．ABDF CE 2．做功熔化摩擦 3．D 4．做功 热传递 4.2×105 5．A 6．2×
106 40 4× 107焦／米3 7．活塞压缩筒内气体活塞与筒壁摩擦根据打气筒的筒壁不同部位发热的情况进行判断 8．(1)吸收热量的多少 (2)大于 (3)沙子 (4)①水的导热性能好；②沙子里温度计的玻璃泡插入比较浅等 9．C[解析：炒肉片的过程是通过热传递使肉片的内能增加、温度升高，所以选项C不正确。另外，淀粉糊可以阻挡一部分水分的蒸发。能闻到肉香味是分子做无规则运动四处扩散的结果。] 10．(1)1.8×108焦 (2)12.5千瓦(3)3.75千克