第13讲 分子动理论与内能
【学习目标】
1.知道分子动理论；
2.了解什么叫内能；
3.了解改变内能的两种方式；
【基础知识】
【知识梳理1】
一、物体是由大量分子组成的
1. 物质是由分子组成的。
2. 分子是保持物质化学性质的最小单位；原子是参加化学反应的最小单位。
3. 分子的直径约10-10m=1埃。
二、分子在永不停息地做无规则运动
1. 分子的运动与温度有关。我们把分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。温度越高，热运动越剧烈。
2. 扩散现象：两种不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象。气体、液体、固体之间均可以发生扩散。
3. 扩散现象实例：墨水滴入清水中、闻到香味、放煤的墙角变黑、腌（炒）菜变咸、糖放进水中水变甜等（发生扩散后的两种物质不会自动分开，也没有发生化学反应。）
扩散现象说明了什么？
说明：（1）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
（2）物质的分子不是紧密地挤在一起的，而是彼此之间存在间隙。
扩散现象的快慢与什么因素有关呢？
取两个相同的烧杯，在一个烧杯中装半杯热水，另一个烧杯中装半杯冷水，用滴管分别在两个杯底注入一滴墨水，发现热水变色快，冷水变色慢。说明扩散现象的快慢与温度有关。
三、分子间的作用力
分子间既有引力又有斥力。分子之间的引力和斥力是同时存在的。
当两个分子处于某一特定距离（r0）时，引力和斥力平衡，对外表现为不受力；
当将分子间的距离缩小，此时斥力大于引力，作用力表现为斥力；
当将分子间的距离拉大，此时引力大于斥力，作用力表现为引力。
如果分子相距很远(大于10r0)，此时引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略了。
【考点剖析】
例1．面粉是易散的，但是加上适当的水并揉和会变成柔韧的面团，这是为什么？
【解析】：面粉微粒间的距离较大，不能使彼此间的分子力发挥作用而粘合在一起。当和入水后，水分子就占据了面粉微粒间的空隙，使得面粉分子和水分子都彼此的靠近，此时分子力发挥了作用，使面团有较为稳定的体积和形状。
例2．下列说法中错误的是（ ）
A. 物体是由分子组成的
B. 物体中含有的分子是大量的
C. 温度越高，分子运动的越快，零度时分子的运动就停止了
D. 分子之间既存在引力又存在斥力
【解析】：一切物质的分子都在不停地做运动，而分子运动的快慢与温度有关，但是分子运动与温度无关，故C错。
【答案】：C
例3．下面关于扩散现象的说法正确的是（ ）
A. 扩散现象只能发生在气体和固体之间
B. 扩散现象说明组成物体的分子不停做无规则运动
C. 扩散现象能说明分子间有力的作用
D. 擦黑板时粉尘飘扬属于扩散现象
【解析】：扩散现象能发生在互相接触的两个物体间，包括固体间、液体间、气体间，固体和液体间，固体和气体间，以及气体和液体间均可发生扩散现象。扩散现象可以说明组成物质的分子在不停地做无规则运动，但不可说明分子间有力的作用；分子非常小，不能用肉眼直接观察，飘扬的粉尘不是分子。
【答案】：B
例4．下列各种现象中属于扩散现象的是（ ）
A. 空气的流动形成风
B. 打扫教室内卫生时可以看到灰尘在空中飞舞
C. 将墨水滴入水中，可以看到沿途拉成一长串墨迹
D. 将一勺蔗糖放入盛水的杯中，过一段时间整杯水都变甜了
【解析】：空气的流动是大量分子有规则的运动，它属于宏观物体的机械运动，而不是扩散运动，故A不对；打扫卫生时灰尘在空气中舞动也属于宏观物体在外力下的机械运动，也不是扩散现象，故B也不对；将一滴墨水滴入水中沿途拉成一长串墨迹主要是因为墨水滴在重力作用下的运动，也是宏观机械运动的产物，而不是扩散现象，故C也不对；将一勺糖放入水中，糖分子和水分子都在不停地做无规则运动，因而造成水分子进入蔗糖中，蔗糖分子进入水中，最后形成糖水溶液，整杯水变甜了是扩散现象。
【答案】：D
例5．荷叶上的两滴小露珠相互接触时，自动融为一滴大露，这一现象表明（ ）
A．分子之间存在着引力 B．分子之间存在着斥力.
C．分子之间同时存在着引力和斥力 D．分子之间存在着空隙
【解析】：分子之间都存在着相互作用的引力和斥力，当荷叶上的两滴小露珠相互接触融为一滴大露珠时，表示分子之间存在着引力。
【答案】：A
【真题演练】
1．表明组成物体的大量分子无规则运动的现象是（ ）
A．看到大雾在弥漫 B．随风飘来一股香气
C．打扫房间时尘土飞扬 D．春天柳絮飞扬
【答案】B
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．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，肉片内能增加主要通过做功实现的
D．附近能闻到肉香体现了分子在不停地做无规则的运动
【答案】C
3.常见的自然现象，能用分子运动知识解释的是( )
A.春天柳絮飞扬 B.夏天荷花飘香 C.秋天落叶飘零 D.冬天雪花飘飘
【答案】B
4.小明闻到烟味，对爸爸说：“你一吸烟，我和妈妈都跟着被动吸烟。”小明这样说的科学依据是（ ）
A．一切物体都是由分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动
C．分子之间存在相互作用力 D.有的分子之间只有引力，有的分子之间只有斥力
【答案】B
5.下列说法中不正确的是（ ）
A．扩散现象不仅发生在气体之间，液体之间、固体之间也会发生扩散现象
B．扩散现象表明分子很小
C．扩散现象表明分子间是有空隙的
D．扩散现象表明分子是在不停地做无规则运动的
【答案】B
6.气体容易被压缩，是因为（ ）
A．气体分子间没有作用力 B．气体分子间隙大，分子间作用力很小
C．气体分子间的引力大 D．气体分子之间没有斥力
【答案】B
7.当分子间的距离增大时，下列判断正确的是（ ）
A．分子间的引力增大，斥力减小 B．分子间的斥力增大，引力减小
C．分子间的引力和斥力都增大 D．分子间的引力和斥力都减小，但引力大于斥力
【答案】D
8.关于分子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．一切物体里的分子都在不停地做匀速直线运动
B．在0℃时物体里所有的分子都停止了运动
C．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动也越剧烈
D．物体的温度越高，表明它内部分子的热运动越剧烈
【答案】D
9.关于扩散现象，下面的几种说法中正确的是（ ）
A．只有在气体和液体之间才发生扩散现象
B．扩散现象说明了，构成物质的分子总是在永不停息地作无规则运动
C．扩散现象说明了分子间有力的作用
D．扩散现象与温度的高低无关
【答案】B
10.走进医院就马上闻到一股刺鼻的酒精味，这说明 。把一滴红墨水滴入一杯清水中，过一会儿，这杯水全变红了，这说明 ，把一个铜螺母紧紧地拧在一个铁螺丝上，几年后，在铁螺丝上有了铜分子，在铜螺母上有了铁分子。这说明 。综上所述，各个状态的物质分子都会扩散，扩散证明 。
【答案】：气体分子之间存在扩散 ；液体分子之间存在扩散 ； 固体分子之间存在扩散 分子在永不停息的做无规则运动
【知识梳理2】
一、内能
1. 分子在不停地运动，从而具有动能；分子间有相互作用力，从而具有势能。
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
2. 一切物体在任何情况下都具有内能。
3. 内能是不同于机械能的另一种形式的能量。
影响物体内能大小的因素：
① ：在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
② ：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。
③ ：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。
④ ：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。
内能与机械能的区别
（1）影响因素不同
机械能与整个物体的机械运动情况有关，由物体的质量、速度、高度及弹性形变等决定。
内能则与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，由物体的质量、温度、分子间距离（体积）等决定。
（2）研究对象不同
内能是属于物体内部的能，研究对象是微观世界的大量分子。
机械能是整个物体做机械运动时所具有的动能和势能，研究对象是宏观世界的整个物体。
（3）因为分子永不停息地做无规则运动，所以无论何时、何地、物体处于何种状态物体的内能永远存在。物体的内能与整个物体的运动状态无关，整个物体可以处于静止状态，没有动能，整个物体也可以处在相对高度为零的位置而没有势能，但它一定具有内能。
物体可以同时具有内能和机械能。
同一个物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。物体温度降低时，内能会减少。
二、物体内能的改变
1. 热传递：两个温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低。这个过程，叫做热传递。
热传递的条件：两个物体或同一物体的不同部分之间有温差。
在热传递过程中，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加；高温物体放出热量，温度降低，内能减少。此过程持续到两物体的温度相同为止。
在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。单位是焦耳，符号J。
特别说明：热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“具有”、“含有”。就是说热量的大小与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。
2. 做功也可以改变物体内能。
冬天搓手可使双手变得暖和，是因为做功，使手的内能增加，温度升高。（摩擦生热，机械能转化为内能。）
对物体做功，使物体内能增加。
物体对外做功，本身的内能会减少。
总结一下：
热传递伴随着热量的转移，而做功的过程是内能与机械能之间相互转化的过程，这是做功和热传递的本质区别。做功和热传递从改变物体内能的效果上来讲，是等效的。
【考点剖析】
例1.用打气筒给自行车车胎打气，过一会儿气筒壁会发热。解释其原因。
【解析】：气筒壁发热说明温度升高了，温度升高了说明内能增加，物体内能增加有两个途径，一是通过热传递，另一个是做功，这两种方式在使物体内能发生变化方面是等效的，当用气筒给车胎打气时，由于气筒的活塞与筒壁有摩擦，在推拉活塞时要克服摩擦做功，此功主要转换为热能，使气筒壁的温度升高。
当然，用力推动活塞时压缩了气筒内封闭的空气，对这部分空气做了功，使空气温度升高、内能增加，空气增加的内能会不会传递一部分给气筒壁呢？我们知道，打气时气筒中的空气压缩后通过车胎上的气嘴（单向阀门）进入了车胎，打气筒每进入一部分空气在筒中被压缩的时间是较短的，向打气筒壁传递热能很少，可以忽略不计。
例2. 一个物体温度升高，则（ ）
A. 它含有的热量增加 B. 它一定吸收了热量
C. 一定对物体做了功 D. 它的内能增加
【解析】：热量是表示在热传递的过程中，传递能量的多少，因此不能说物体“含有热量”，A错。一个物体温度升高，它的分子运动一定加快，内能增加，D正确。改变物体内能的方法有两种，做功和热传递，两种方法对改变物体的内能是等效的，因此不能肯定是做功或热传递。B、C也错。
【答案】：D
例3.下列事例中，属于通过做功来改变物体内能的是（ ）
A. 用酒精灯加热杯里的水
B. 人晒太阳觉得暖和
C. 金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手
D. 用打气筒打气，筒壁会发热
【解析】：改变物体的内能有做功和热传递两种方式。A、B、C三项都是通过热传递将一个物体的内能转移到另一个物体内。D中，打气筒打气时，压缩气体做功和克服摩擦做功，把机械能转化成内能，属于通过做功改变物体的内能。
【答案】：D
例4.下列实例中，通过热传递的方法使物体内能增加的是（ ）
A. 用气筒给自行车胎打气，被压缩的气体温度升高
B. 用锯锯木头，锯条会发烫
C. 冬天，在房间内用暖气取暖，室内空气温度升高
D. 冬天，两手相互摩擦，手感到暖和
【解析】：A、B、D中三个实例都是通过做功使物体内能增加的。而C中的实例是通过热传递使室内空气温度升高，内能增加的。
【答案】：C
例5.关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（ ）
A．0℃的冰没有内能
B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变
C．物体的温度越低，所含的热量越多
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
【解析】：
A、一切物体都有内能，故A错误；
B、水沸腾时继续吸热，吸收的热量增大了水的分子势能 ( https: / / www. / s wd=%E5%88%86%E5%AD%90%E5%8A%BF%E8%83%BD&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1dBm1wbPADdryDsnhw9n1Tv0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3En1cLrH0dPWm4rHb4Pjb4Pj6d" \t "https: / / zhidao. / question / _blank )，温度保持不变，故B正确；
C、温度是分子的平均动能的标志，而内能的大小还跟物质的量、体积有关．同时，热量是指在热传递的过程中物体之间能量的转移的多少，不能说物体含有多少热量．故C错误；
D、物体内能的大小跟物质的量、温度、体积有关；如冰熔化时，温度不变，但内能增加；故D错误．
【答案】B
【真题演练】
一、单选题
1．下列现象中，不能说明分子间存在引力的是（ ）
A．要用很大的力才能拉断铁丝
B．用胶水能把两张纸粘合在一起
C．固体能保持一定的形状
D．磁铁能吸引铁钉
【答案】D
【详解】
A．要用很大的力才能把铁丝拉断铅，是因为铁分子间有引力，故A不符合题意；
B．用胶水把邮票粘贴在信封上，是胶水分子和纸分子间有引力，故B不符合题意；
C．固体能够保持一定的形状，是因为固体分子间存在相互作用的引力和斥力，起主要作用的是分子引力，故C不符合题意；
D．磁铁能吸引铁钉，是磁极间的相互作用，故D符合题意。
故选D。
2．下列现象中，不能说明分子在不停地做无规则运动的是（ ）
A．海绵能够吸收水 B．水中加糖会变甜
C．八月闻到桂花香 D．鸭蛋裹上食盐的泥巴后变成咸蛋
【答案】A
【详解】
A．海绵能够吸收水，是因为海绵有无数细小的空隙，放入水中时，水充满了空隙，故无法说明分子是无规则运动的，故A符合题意；
B．水中加糖会变甜，是糖分子无规则运动到水中，故能说明分子在不停地做无规则运动，故B不符合题意；
C．八月闻到桂花香，是香味分子在做无规则运动，故能说明分子在不停地做无规则运动，故C不符合题意；
D．鸭蛋裹上食盐的泥巴后变成咸蛋，是实验分子在做无规则运动，故能够说明分子在不停地做无规则运动，故D不符合题意。
故选A。
3．下列现象中，不能说明分子不停地做无规则运动的是
A．阳光下看到灰尘飞舞
B．经过面包房子，闻到阵阵奶香
C．牛奶中放入砂糖，牛奶变甜
D．鸭蛋裹上混有食盐的泥巴，过一段时间变成咸蛋
【答案】A
【详解】
A、阳光下看到灰尘飞舞，是固体小颗粒的运动，不是分子的运动，符合题意；
B、经过面包房子，闻到阵阵奶香，属于扩散现象，是分子不停地做无规则运动的结果，不合题意；
C、牛奶中放入砂糖，牛奶变甜，属于扩散现象，是分子不停地做无规则运动的结果，不合题意；
D、鸭蛋裹上混有食盐的泥巴，过一段时间变成咸蛋，属于扩散现象，是分子不停地做无规则运动的结果，不合题意．
故选A．
4．下列四种操作方法中，能使密封罐子里水（半罐水）的内能增加的是 （ ）
A．用汽车装着这罐子匀速行驶5分钟
B．不停地来回晃动这罐子
C．将这罐子放入冷库里
D．用电风扇不停地对着这罐子吹风
【答案】B
【详解】
A．用汽车装着这罐子匀速行驶5分钟，水既不会做功，也没有发生热传递，水的内能不会改变，故A不符合题意；
B．不停地来回晃动这罐子，则会对罐内的水做功，水的内能增加，故B符合题意；
C．将这罐子放入冷库里，水放出热量，内能减小，故C不符合题意；
D．用电风扇不停地对着这罐子吹风，加快水的蒸发，水的温度降低，内能会减小，故D不符合题意。
故选B。
5．关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能一定多
B．运动快的物体内能一定多
C．太阳下曝晒的物体内能会增加
D．温度为0°C的物体内能为零
【答案】C
【详解】
A．内能是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，所以内能不仅和物体的温度有关，还与组成分子的多少有关，即与物体的质量有关，温度高的物体内能不一定大，故A错误；
B．物体的运动速度越大，动能越大，但内能不一定大，故B错误；
C．太阳下曝晒的物体是通过热传递的方式来使物体内能增加的，故C正确；
D．一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都有内能，温度为0 C的物体也有内能，故D错误。
故选C。
6．下列实例中，通过热传递的方式使物体内能改变的是
A．向饮料中加冰块，饮料温度降低 B．行驶中的汽车轮胎会发热
C．古代，人类利用钻木取火 D．水沸腾时水蒸气把壶盖顶起
【答案】A
【分析】
改变物体内能有两种方式：做功和热传递．做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，做功实质是能量的转化，热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从一个物体的高温部分传到低温部分，其实质是能的转移．
【详解】
A、向饮料中加冰块，饮料温度降低，是通过热传递改变了物体的内能，符合题意；
B、行驶中的汽车轮胎会发热是克服摩擦做功，使物体的内能增大，不合题意；
C、古代，人类利用钻木取火是克服摩擦做功，使物体的内能增大，不合题意；
D、水沸腾时水蒸气把壶盖顶起，是水蒸气对外做功，自身内能减小，温度降低，不合题意．
故选A．
【点睛】
本题考查了改变物体内能有两种方式，结合生活实际解决问题．
【过关检测】
二、填空题
7．常见物质的比热容如表（一）所示。现有质量和温度都相同的铜块和铝块，若使两个金属块接触，则它们之间__________发生热传递（选填“会”或“不会”）。若使两个金属块升高相同的温度，则___________块吸收的热量较多。若使两个金属块放出相同的热量，则____________块的温度降低较多。
【答案】不会 铝 铜
【详解】
[1]热传递发生的条件是两者温度不相同，而铜块和铁块温度相同，故不会发生热传递。
[2]从表格中可以发现铝的比热容大于铜的比热容，由Q=cmΔt可知，质量相同的铝块和铜块，升高相同的温度，比热容越大，吸收的热量越多，即铝块吸收的热量较多。
[3]由Δt=可知，放出相同的热量，比热容越小，温度降低的越多，即铜块的温度降低较多。
8．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，然后快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧的现象，此过程中活塞对筒内空气______，使空气的______能增加，这与四冲程汽油机中______冲程的能量转化相同。
【答案】做功 内 压缩
【详解】
[1][2]此过程中活塞压缩空气，对筒内空气做功，使空气内能增加。
[3]四冲程汽油机中压缩冲程中，机械能转化为内能，与活塞压缩空气的能量转化相同，故填压缩。
9．小明根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。
①小明的依据是：由分子动理论可知，组成物体的分子在不停地做_________ ；
②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小。如图所示是不同时刻某物体内部分子运动的情况（箭头越长代表分子运动越快），___________ 图的分子动能较大（选填“A”或“B”），可以用宏观世界中的物理量___________ （选填 “速度”“温度”或“比热容”）来反映，该物体从A时刻到B时刻_________ （选填“一定”或“不一定”）吸收了热量。
【答案】无规则运动 B 温度 不一定
【详解】
①[1]由分子动理论可知，组成物体的大量分子在永不不停息地做无规则运动，温度越高，运动越激烈。
②[2]对于同一物体，B图中箭头比A图中箭头长，说明其分子运动快，因此B图中的分子
动能较大。
[3]如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小可以用宏观世界中的物理量温度来反映，同一
物体，温度越高，分子运动越剧烈，其分子平均动能将会越大。
[4]一个物体内能增加，它可能吸收了热量，也可能是外界对它做了功；该物体从A时刻到B时刻不一定吸收了热量。
10．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，此时，是水蒸气的______能转化为瓶塞的______能，此时水蒸气的温度______（选填“升高”或“降低”）；此实验说明：______。
【答案】内 机械 降低 通过做功可以改变物体的内能
【详解】
[1][2][3][4]该实验中，水蒸气将橡胶塞推出，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，水蒸气的内能减少，表现为温度降低，水蒸气液化成小水珠，试管口出现“白气”。此实验说明：通过做功可以改变物体的内能。
11．下列现象中能说明分子在不停地作无规则运动的是______；说明分子间存在引力的是______（均选填下列序号）：
①打扫房间时到处灰尘飞舞
②八月公园里桂花飘香
③有些固体很难被拉伸
④在一杯水中放一些盐一会儿整杯水变咸了
⑤水从高处流到低处
【答案】②④ ③
【分析】
组成物质的分子不停地做无规则运动，扩散现象证明了分子的无规则运动；分子很小，用肉眼直接观察不到分子。
【详解】
[1][2] ①打扫房间时到处灰尘飞舞，这是固体小颗粒的运动，不是分子的运动；
②八月公园里桂花飘香，是花香分子不停地做无规则运动的结果；
③有些固体很难被拉伸，表现为分子之间有较大的引力，能说明分子间存在引力；
④在一杯水中放一些盐一会儿整杯水变咸了，是分子不停地做无规则运动的结果；
⑤水从高处流到低处，是重力作用的结果，与分子运动无关，也不能说明分子间有引力。
所以说明分子在不停做无规则运动的是：②④，说明分子间存在引力的是：③。
三、实验题
12．为了探究做功与物体内能变化的关系，某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验．实验中，他们先关闭喷嘴处的阀门，接着手压活塞快速打气，然后打开喷嘴处的阀门，迅速放出壶内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内部的气体温度（物体温度升高内能增大），研究过程如图（a）、（b）和（c）所示．请仔细观察图中的操作和测量结果．然后归纳得出初步结论．
①比较（a）和（b）两图可知：_____
②比较（b）和（c）两图可知：_____．
【答案】外界对气体做功，气体内能增加 气体对外界做功，气体内能减小
【详解】
①比较（a）和（b）图，手向下压活塞，对壶内气体做功，所以气体内能增大，温度上升，可得：外界对气体做功，气体的内能增加；
②比较（b）和（c）图，气体被放出，使得小叶轮转动，即气体对外界做功，内能转化为机械能，此时，观察到气体温度下降，即气体内能减小，可得：气体对外界做功，气体内能减小．
13．如图所示，是我们在学习热学知识时做过的一些实验。
图甲：玻璃板的下表面接触水面，向上提起玻璃板时发现拉力大于玻璃板的重力。
图乙：大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧用打气筒给瓶中打气，瓶塞跳起。
图丙：将两个底面干净，平整的铅块紧压在一起，网个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
图丁：在厚壁玻璃筒中放入一小团硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到小棉团燃烧。请回答：
（1）图甲和图______两个实验现象产生的原因相同；
（2）图乙所示实验，当瓶塞跳起时，可以观察到瓶内出现了______；
（3）图乙和图丁两个实验均可说明______可以改变物体的内能。
【答案】丙 大量的白雾 做功
【详解】
图甲：玻璃板的下表面接触水面，向上提起玻璃板时发现拉力大于玻璃板的重力，说明分子间有引力；图丙：将两个底面干净平整的铅块紧压在一起，网个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开，说明分子间存在引力；
图乙：大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧用打气筒给瓶中打气，瓶塞跳起。是因为气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成小水滴，瓶内出现大量的白雾。
图丁：在厚壁玻璃筒中放入一小团硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到小棉团燃烧。因为外界对玻璃筒内气体做功，内能增大，温度升高，达到硝化棉的着火点，所以小棉团燃烧。
综上所述：
（1）[1]图甲和图丙两个实验现象产生的原因相同。
（2）[2]图乙所示实验，当瓶塞跳起时，可以观察到瓶内出现了大量的白雾。
（3）[3]图乙和图丁两个实验均可说明做功可以改变物体的内能。
四、计算题
14．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给100kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，c水为4.2×103J/（kg·℃），2kg的煤完全燃烧放出的热量为6×107J。求：
（1）从图像可以看出：水的温度上升的越来越慢，请解释原因。
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
【答案】（1）见解析所示；（2）2.52×107J；（3）42%
【详解】
解：（1）从图中可知，第2min时，水的温度为50℃，上升到70℃后温度上升的越来越慢，原因是水与环境的温度差越大热传递越快，所以水温度上升的速度越来越慢。
（2）水所吸收的热量
（3）煤炉烧水时的热效率
答：（1）从图中可知，第2min时，水的温度为50℃，上升到70℃后温度上升的越来越慢，原因是水与环境的温度差越大热传递越快，所以水温度上升的速度越来越慢。
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×107J；
（3）煤炉烧水时的热效率为42%。
15．发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。发现情况时，司机从视觉感知到踩制动器刹车的这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车保持原速前进的一段距离叫反应距离。某司机没有饮酒时的反应时间为0.3s，喝了一瓶啤酒半个小时后在尚能驾车的情况下反应时间变为0.7s。
（1）刹车过程中轮胎发热升温，_______能增加，这是由_______________引起的。
（2）若他驾车以20m/s的速度行驶，没有饮酒时的反应距离是多少？________喝了一瓶啤酒半个小时后的反应距离比没有饮酒时的反应距离多多少？________
【答案】内 克服摩擦做功 6m 8m
【详解】
（1）[1][2]刹车过程中，轮胎要克服摩擦做功，机械能转化为轮胎的内能，轮胎的内能增大，温度升高；
（2）[3]没有饮酒时的反应距离
s1=vt=20m/s 0.3s=6m
[4]反应距离之差：第13讲 分子动理论与内能
【学习目标】
1.知道分子动理论；
2.了解什么叫内能；
3.了解改变内能的两种方式；
【基础知识】
【知识梳理1】
一、物体是由大量分子组成的
1. 物质是由分子组成的。
2. 分子是保持物质化学性质的最小单位；原子是参加化学反应的最小单位。
3. 分子的直径约10-10m=1埃。
二、分子在永不停息地做无规则运动
1. 分子的运动与温度有关。我们把分子的这种无规则运动叫做分子的热运动。温度越高，热运动越剧烈。
2. 扩散现象：两种不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象。气体、液体、固体之间均可以发生扩散。
3. 扩散现象实例：墨水滴入清水中、闻到香味、放煤的墙角变黑、腌（炒）菜变咸、糖放进水中水变甜等（发生扩散后的两种物质不会自动分开，也没有发生化学反应。）
扩散现象说明了什么？
说明：（1）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
（2）物质的分子不是紧密地挤在一起的，而是彼此之间存在间隙。
扩散现象的快慢与什么因素有关呢？
取两个相同的烧杯，在一个烧杯中装半杯热水，另一个烧杯中装半杯冷水，用滴管分别在两个杯底注入一滴墨水，发现热水变色快，冷水变色慢。说明扩散现象的快慢与温度有关。
三、分子间的作用力
分子间既有引力又有斥力。分子之间的引力和斥力是同时存在的。
当两个分子处于某一特定距离（r0）时，引力和斥力平衡，对外表现为不受力；
当将分子间的距离缩小，此时斥力大于引力，作用力表现为斥力；
当将分子间的距离拉大，此时引力大于斥力，作用力表现为引力。
如果分子相距很远(大于10r0)，此时引力和斥力都变得十分微弱，可以忽略了。
【考点剖析】
例1．面粉是易散的，但是加上适当的水并揉和会变成柔韧的面团，这是为什么？
例2．下列说法中错误的是（ ）
A. 物体是由分子组成的
B. 物体中含有的分子是大量的
C. 温度越高，分子运动的越快，零度时分子的运动就停止了
D. 分子之间既存在引力又存在斥力
例3．下面关于扩散现象的说法正确的是（ ）
A. 扩散现象只能发生在气体和固体之间
B. 扩散现象说明组成物体的分子不停做无规则运动
C. 扩散现象能说明分子间有力的作用
D. 擦黑板时粉尘飘扬属于扩散现象
例4．下列各种现象中属于扩散现象的是（ ）
A. 空气的流动形成风
B. 打扫教室内卫生时可以看到灰尘在空中飞舞
C. 将墨水滴入水中，可以看到沿途拉成一长串墨迹
D. 将一勺蔗糖放入盛水的杯中，过一段时间整杯水都变甜了
例5．荷叶上的两滴小露珠相互接触时，自动融为一滴大露，这一现象表明（ ）
A．分子之间存在着引力 B．分子之间存在着斥力.
C．分子之间同时存在着引力和斥力 D．分子之间存在着空隙
【真题演练】
1．表明组成物体的大量分子无规则运动的现象是（ ）
A．看到大雾在弥漫 B．随风飘来一股香气
C．打扫房间时尘土飞扬 D．春天柳絮飞扬
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．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，肉片内能增加主要通过做功实现的
D．附近能闻到肉香体现了分子在不停地做无规则的运动
3.常见的自然现象，能用分子运动知识解释的是( )
A.春天柳絮飞扬 B.夏天荷花飘香 C.秋天落叶飘零 D.冬天雪花飘飘
4.小明闻到烟味，对爸爸说：“你一吸烟，我和妈妈都跟着被动吸烟。”小明这样说的科学依据是（ ）
A．一切物体都是由分子组成的 B．分子在不停地做无规则的运动
C．分子之间存在相互作用力 D.有的分子之间只有引力，有的分子之间只有斥力
5.下列说法中不正确的是（ ）
A．扩散现象不仅发生在气体之间，液体之间、固体之间也会发生扩散现象
B．扩散现象表明分子很小
C．扩散现象表明分子间是有空隙的
D．扩散现象表明分子是在不停地做无规则运动的
6.气体容易被压缩，是因为（ ）
A．气体分子间没有作用力 B．气体分子间隙大，分子间作用力很小
C．气体分子间的引力大 D．气体分子之间没有斥力
7.当分子间的距离增大时，下列判断正确的是（ ）
A．分子间的引力增大，斥力减小 B．分子间的斥力增大，引力减小
C．分子间的引力和斥力都增大 D．分子间的引力和斥力都减小，但引力大于斥力
8.关于分子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．一切物体里的分子都在不停地做匀速直线运动
B．在0℃时物体里所有的分子都停止了运动
C．物体运动的速度越大，其内部分子的热运动也越剧烈
D．物体的温度越高，表明它内部分子的热运动越剧烈
9.关于扩散现象，下面的几种说法中正确的是（ ）
A．只有在气体和液体之间才发生扩散现象
B．扩散现象说明了，构成物质的分子总是在永不停息地作无规则运动
C．扩散现象说明了分子间有力的作用
D．扩散现象与温度的高低无关
10.走进医院就马上闻到一股刺鼻的酒精味，这说明 。把一滴红墨水滴入一杯清水中，过一会儿，这杯水全变红了，这说明 ，把一个铜螺母紧紧地拧在一个铁螺丝上，几年后，在铁螺丝上有了铜分子，在铜螺母上有了铁分子。这说明 。综上所述，各个状态的物质分子都会扩散，扩散证明 。
【知识梳理2】
一、内能
1. 分子在不停地运动，从而具有动能；分子间有相互作用力，从而具有势能。
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
2. 一切物体在任何情况下都具有内能。
3. 内能是不同于机械能的另一种形式的能量。
影响物体内能大小的因素：
① ：在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
② ：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。
③ ：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。
④ ：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。
内能与机械能的区别
（1）影响因素不同
机械能与整个物体的机械运动情况有关，由物体的质量、速度、高度及弹性形变等决定。
内能则与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，由物体的质量、温度、分子间距离（体积）等决定。
（2）研究对象不同
内能是属于物体内部的能，研究对象是微观世界的大量分子。
机械能是整个物体做机械运动时所具有的动能和势能，研究对象是宏观世界的整个物体。
（3）因为分子永不停息地做无规则运动，所以无论何时、何地、物体处于何种状态物体的内能永远存在。物体的内能与整个物体的运动状态无关，整个物体可以处于静止状态，没有动能，整个物体也可以处在相对高度为零的位置而没有势能，但它一定具有内能。
物体可以同时具有内能和机械能。
同一个物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。物体温度降低时，内能会减少。
二、物体内能的改变
1. 热传递：两个温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低。这个过程，叫做热传递。
热传递的条件：两个物体或同一物体的不同部分之间有温差。
在热传递过程中，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加；高温物体放出热量，温度降低，内能减少。此过程持续到两物体的温度相同为止。
在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。单位是焦耳，符号J。
特别说明：热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“具有”、“含有”。就是说热量的大小与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。
2. 做功也可以改变物体内能。
冬天搓手可使双手变得暖和，是因为做功，使手的内能增加，温度升高。（摩擦生热，机械能转化为内能。）
对物体做功，使物体内能增加。
物体对外做功，本身的内能会减少。
总结一下：
热传递伴随着热量的转移，而做功的过程是内能与机械能之间相互转化的过程，这是做功和热传递的本质区别。做功和热传递从改变物体内能的效果上来讲，是等效的。
【考点剖析】
例1.用打气筒给自行车车胎打气，过一会儿气筒壁会发热。解释其原因。
例2. 一个物体温度升高，则（ ）
A. 它含有的热量增加 B. 它一定吸收了热量
C. 一定对物体做了功 D. 它的内能增加
例3.下列事例中，属于通过做功来改变物体内能的是（ ）
A. 用酒精灯加热杯里的水
B. 人晒太阳觉得暖和
C. 金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手
D. 用打气筒打气，筒壁会发热
例4.下列实例中，通过热传递的方法使物体内能增加的是（ ）
A. 用气筒给自行车胎打气，被压缩的气体温度升高
B. 用锯锯木头，锯条会发烫
C. 冬天，在房间内用暖气取暖，室内空气温度升高
D. 冬天，两手相互摩擦，手感到暖和
例5.关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（ ）
A．0℃的冰没有内能
B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变
C．物体的温度越低，所含的热量越多
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
【真题演练】
一、单选题
1．下列现象中，不能说明分子间存在引力的是（ ）
A．要用很大的力才能拉断铁丝
B．用胶水能把两张纸粘合在一起
C．固体能保持一定的形状
D．磁铁能吸引铁钉
2．下列现象中，不能说明分子在不停地做无规则运动的是（ ）
A．海绵能够吸收水 B．水中加糖会变甜
C．八月闻到桂花香 D．鸭蛋裹上食盐的泥巴后变成咸蛋
3．下列现象中，不能说明分子不停地做无规则运动的是
A．阳光下看到灰尘飞舞
B．经过面包房子，闻到阵阵奶香
C．牛奶中放入砂糖，牛奶变甜
D．鸭蛋裹上混有食盐的泥巴，过一段时间变成咸蛋
4．下列四种操作方法中，能使密封罐子里水（半罐水）的内能增加的是 （ ）
A．用汽车装着这罐子匀速行驶5分钟
B．不停地来回晃动这罐子
C．将这罐子放入冷库里
D．用电风扇不停地对着这罐子吹风
5．关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能一定多
B．运动快的物体内能一定多
C．太阳下曝晒的物体内能会增加
D．温度为0°C的物体内能为零
6．下列实例中，通过热传递的方式使物体内能改变的是
A．向饮料中加冰块，饮料温度降低 B．行驶中的汽车轮胎会发热
C．古代，人类利用钻木取火 D．水沸腾时水蒸气把壶盖顶起
【过关检测】
二、填空题
7．常见物质的比热容如表（一）所示。现有质量和温度都相同的铜块和铝块，若使两个金属块接触，则它们之间__________发生热传递（选填“会”或“不会”）。若使两个金属块升高相同的温度，则___________块吸收的热量较多。若使两个金属块放出相同的热量，则____________块的温度降低较多。
8．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，然后快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧的现象，此过程中活塞对筒内空气______，使空气的______能增加，这与四冲程汽油机中______冲程的能量转化相同。
9．小明根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。
①小明的依据是：由分子动理论可知，组成物体的分子在不停地做_________ ；
②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小。如图所示是不同时刻某物体内部分子运动的情况（箭头越长代表分子运动越快），___________ 图的分子动能较大（选填“A”或“B”），可以用宏观世界中的物理量___________ （选填 “速度”“温度”或“比热容”）来反映，该物体从A时刻到B时刻_________ （选填“一定”或“不一定”）吸收了热量。
10．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，此时，是水蒸气的______能转化为瓶塞的______能，此时水蒸气的温度______（选填“升高”或“降低”）；此实验说明：______。
11．下列现象中能说明分子在不停地作无规则运动的是______；说明分子间存在引力的是______（均选填下列序号）：
①打扫房间时到处灰尘飞舞
②八月公园里桂花飘香
③有些固体很难被拉伸
④在一杯水中放一些盐一会儿整杯水变咸了
⑤水从高处流到低处
三、实验题
12．为了探究做功与物体内能变化的关系，某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验．实验中，他们先关闭喷嘴处的阀门，接着手压活塞快速打气，然后打开喷嘴处的阀门，迅速放出壶内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内部的气体温度（物体温度升高内能增大），研究过程如图（a）、（b）和（c）所示．请仔细观察图中的操作和测量结果．然后归纳得出初步结论．
①比较（a）和（b）两图可知：_____
②比较（b）和（c）两图可知：_____．
13．如图所示，是我们在学习热学知识时做过的一些实验。
图甲：玻璃板的下表面接触水面，向上提起玻璃板时发现拉力大于玻璃板的重力。
图乙：大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧用打气筒给瓶中打气，瓶塞跳起。
图丙：将两个底面干净，平整的铅块紧压在一起，网个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
图丁：在厚壁玻璃筒中放入一小团硝化棉，用力迅速压下活塞，可以观察到小棉团燃烧。请回答：
（1）图甲和图______两个实验现象产生的原因相同；
（2）图乙所示实验，当瓶塞跳起时，可以观察到瓶内出现了______；
（3）图乙和图丁两个实验均可说明______可以改变物体的内能。
四、计算题
14．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给100kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，c水为4.2×103J/（kg·℃），2kg的煤完全燃烧放出的热量为6×107J。求：
（1）从图像可以看出：水的温度上升的越来越慢，请解释原因。
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
15．发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。发现情况时，司机从视觉感知到踩制动器刹车的这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车保持原速前进的一段距离叫反应距离。某司机没有饮酒时的反应时间为0.3s，喝了一瓶啤酒半个小时后在尚能驾车的情况下反应时间变为0.7s。
（1）刹车过程中轮胎发热升温，_______能增加，这是由_______________引起的。
（2）若他驾车以20m/s的速度行驶，没有饮酒时的反应距离是多少？________喝了一瓶啤酒半个小时后的反应距离比没有饮酒时的反应距离多多少？________
