13.3 比热容
1．比较不同物质的吸热能力
(1)物质吸收热量的多少与物质的质量有关。
由生活中经验可知，烧开一壶和半壶温度相同的水，一壶水吸收的热量较多，这说明物质吸收热量的多少与物质的质量有关。同种物质升高相同的温度，物质的质量越大，吸收的热量越多。
(2)物质吸收热量的多少与物质升高的温度有关。
由生活中经验可知，将一壶温度为20 ℃的水加热到80 ℃和加热到100 ℃，水吸收的热量不同。质量一定的某种物质，升高的温度越多，吸收的热量越多。
(3)物质吸收热量的多少与物质的种类有关。
质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同，这说明物质吸收热量的多少与物质的种类有关，不同物质的吸热能力不同。物理学中，为了表示物质的这种性质，引入了比热容。
【例1】 下列事实中，能说明物体吸收热量多少跟物质种类有关的是( )
A．质量相等的两杯水温度分别升高5 ℃和10 ℃，它们吸收的热量不相等
B．质量相等的两块铜温度分别升高5 ℃和10 ℃，它们吸收的热量不相等
C．1 kg水和2 kg水温度都升高10 ℃，它们吸收的热量不相等
D．质量相等的水和铜块温度都升高10 ℃，它们吸收的热量不相等
解析：
A × 说明物体吸收热量多少跟升高的温度有关
B ×
C × 说明物体吸收热量多少跟物体的质量有关
D √ 说明物体吸收热量多少跟物质的种类有关
答案：D
2．比热容
(1)物理意义：比热容是表示物质吸热能力的物理量。
(2)定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示。
(3)单位：焦每千克摄氏度，用符号J/(kg·℃)表示。
(4)单位质量的某种物质，温度降低1 ℃放出的热量与它温度升高1 ℃吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。
析规律 比热容的应用
①比热容反映了物质吸热(或放热)能力的大小，比热容大的物质吸热能力强，不能说明吸热多。②水的比热容较大，利用水的比热容较大解释现象时，常常利用水和其他物质相比，吸收(或放出)相同的热量，水的温度变化较小。
【例2－1】 甲物质的比热容大于乙物质的比热容，下列判断正确的是( )
A．若甲、乙质量相等，则甲吸收的热量一定多
B．若甲、乙升高相同的温度，则乙吸收的热量一定多
C．若甲、乙质量相等，它们升高的温度相同，则甲吸收的热量一定多
D．若甲、乙质量相等，它们降低相同的温度，则乙放出的热量一定多
解析：
A × 温度变化关系未知，无法比较吸收热量的多少
B × 质量关系未知，无法比较吸收热量的多少
C √ 质量和升高的温度相等时，甲吸收的热量多
D × 若甲、乙质量相等，它们降低相同的温度，则甲放出的热量一定多
答案：C
【例2－2】 我国目前最大的水电站——三峡水电站建成后，三峡水库区的气温会受到一定的影响：夏天气温比原来下降2 ℃左右，而冬天气温比原来升高2 ℃左右，请你解释发生这个现象的原因。
解析：水的比热容较大，和周围的干泥土、砂石相比，吸收或放出相同的热量，温度的变化较小。
答案：水电站建成后，库区水量大大增加，因为水的比热容比干泥土、砂石的大，夏天当吸收相同热量时，水升高的温度比干泥土、砂石的低，所以库区气温比原来有所下降；冬天当水和干泥土、砂石放出相同热量时，水降低的温度比干泥土、砂石的少，所以库区温度比原来有所升高。
3．比热容表
一些物质的比热容〔J/(kg·℃)〕
水 4.2×103 铝 0.88×103
酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103
煤油 2.1×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
蓖麻油 1.8×103 水银 0.14×103
砂石 0.92×103 铅 0.13×103
由比热容表可知：
(1)不同物质的比热容一般不同，可以利用比热容来鉴别物质。
(2)个别物质的比热容可能相同，如煤油和冰。
(3)比热容的大小与物质种类和状态有关。同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态下，比热容是不同的。
【例3】 几位同学在分析比热容表中提供的数据后，得到以下几个结论，其中正确的是( )
几种物质的比热容〔c/J·(kg·℃)－1〕
水4.2×103 煤油2.1×103
酒精2.4×103 铜0.39×103
冰2.1×103 铝0.88×103
水银0.14×103 铅0.13×103
A．液体的比热容都比固体的比热容大
B．同种物质的比热容都相同
C．不同物质的比热容都不同
D．物质的状态发生变化，比热容发生变化
解析：水银的比热容小于铜、铝的比热容，所以A错误；水和冰的组成物质相同，比热容不同，说明物质的状态变化，比热容变化，所以D正确，B错误；不同物质的比热容一般不同，个别物质的比热容可能相同，如表中的冰和煤油，所以C错误。
答案：D
4.热量的计算
(1)物体的吸热公式：
Q吸＝cm(t－t0)＝cmΔt
Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t表示物体的末温，t0表示物体的初温，Δt表示物体升高的温度。
(2)物体的放热公式：
Q放＝cm(t0－t)＝cmΔt
Q放表示物体放出的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t表示物体的末温，t0表示物体的初温，Δt表示物体降低的温度。
谈重点 热量的计算公式
①利用公式Q吸＝cm(t－t0)＝cmΔt和Q放＝cm(t0－t)＝cmΔt进行计算时，各个物理量的单位都要使用其国际单位，即c—J/(kg·℃)，m—kg，t—℃，Q—J。②特别要注意“升高到”与“升高了”“降低到”与“降低了”的区别，升高到20 ℃，是指末温t＝20 ℃，升高了20 ℃，是指Δt＝20 ℃；降低到20 ℃，是指末温t＝20 ℃，降低了20 ℃，是指Δt＝20 ℃。
由Q吸＝cm(t－t0)可得c＝，比热容与物体的质量、升高的温度和吸收的热量有关吗？
无关！公式c＝是比热容的计算式，而不是决定式，物质的比热容由物质的种类决定，与物体的质量、升高的温度和吸收的热量无关，和前面学过的密度类似，将比热容和密度进行类比学习，可以大大提高我们的学习效率。
【例4－1】 某水壶内装有1.5 kg、初温为20 ℃的水，在标准大气压下，把水加热到沸腾，水吸收多少热量？
解析：水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，在标准大气压下，水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃，将已知数据代入吸热公式即可求出水吸收的热量。
Q吸＝cm(t－t0)
＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃－20 ℃)
＝5.04×105 J。
答案：5.04×105 J
【例4－2】 质量为2 kg的铁块遇冷温度降低了50 ℃。求：铁块放出的热量Q放。〔c铁＝0.45×103 J/(kg·℃)〕
解析：Q＝cmΔt
＝0.45×103 J/(kg·℃)×2 kg×50 ℃
＝4.5×104 J。
答案：4.5×104 J
【例4－3】 质量为2 kg的金属块，温度从25 ℃升高到105 ℃，吸收的热量是7.36×104 J。
几种金属的比热容c/〔J·(kg·℃)－1〕
铅 0.13×103
水银 0.14×103
铜 0.39×103
钢铁 0.46×103
铝 0.88×103
求：(1)这种金属的比热容；
(2)根据比热容表，它可能是一种什么金属？
解析：金属块的质量、初温、末温、吸收的热
量已知，利用公式Q吸＝cm(t－t0)变形可求出金属的比热容，查表可知金属的种类。
由Q吸＝cm(t－t0)可得
c＝
＝
＝0.46×103 J/(kg·℃)。
(2)这种金属可能是钢铁。
答案：(1)0.46×103 J/(kg·℃) (2)钢铁
5．探究不同物质的吸热能力
(1)设计实验要使用控制变量法，观察实验现象要使用转换法，将物质的吸热能力转换为加热时间的长短或温度升高的多少来比较物质的吸热能力。具体地说，有两种方案：
①用相同的加热器，加热质量相等的两种不同物质，使其升高相等的温度，比较加热时间，加热时间较长的物质吸收的热量较多，物质的吸热能力较强。
②用相同的加热器，加热质量相等的两种不同物质，加热相同的时间(物质吸收相同的热量)，比较温度升高的多少，温度升高得越多，物质的吸热能力越弱。
(2)在探究中应尽量保证让不同物质在相同的时间内吸收的热量相等，如控制酒精灯火焰的大小相等。
(3)在探究中应尽量避免热量的损失。
析规律 探究实验的设计
探究不同物质的吸热能力，是中考的高频考点，常常考查实验方案的设计、实验结论的表述和实验方案的评估。评估实验方案时，要从变量控制是否恰当、现象转换是否明显、结论是否正确、全面等方面进行。
6．比热容的大小比较
根据公式c＝，比热容虽然与吸收或放出的热量、物体的质量、升高或降低的温度无关，但却可以通过公式求得比热容或比较比热容。因此比较比热容的方法有：
(1)取相同质量的不同物质，使它们升高相同的温度，吸收热量多的比热容大；
(2)取相同质量的不同物质，使它们吸收相同的热量，温度升高得小的比热容大。
在比较的过程中，用到了物理学的控制变量法和转换法。
7．热量计算少出错的技巧
(1)明确吸热或放热的对象，弄清公式中各个物理量的对应值，对于隐含的量要求能够记住它的大小；同时要注意文字叙述中升高、升高到、降低、降低到的含义。
(2)注意单位的统一，题中给出的物理量，可能不是国际单位制中的单位，或者不是我们需要的单位，这时应该及时对单位进行换算，或者代入时直接换算过来即可，如质量的单位不是kg，而是t等。
(3)要利用科学计数法，题中数值较大，用科学计数法可以大大简化解题过程，提高计算速度，减少出错率。
(4)公式适用于在同种状态下吸热或放热的计算。因为物质的状态发生了改变，比热容就会发生改变，此时上述公式不能计算整个过程吸热或放热的多少。
(5)计算物质的末温或初温时，公式变形容易出错，要特别小心，以吸热公式为例，t＝＋t0，t0＝t－计算结果要与客观实际相符。
【例5】 如图甲所示是教科书上提供的“探究比较不同物质的吸热能力”的实验装置。实验方法是：用两个相同的酒精灯分别给质量相同的食用油和水加热，在吸收热量相同时，通过比较它们温度升高的多少来判断吸热能力的大小。小雨经过分析思考，将实验装置加以改进，如图乙所示。
(1)与图甲的实验装置相比，图乙的优点是更容易控制________相同。
(2)图乙的实验操作中存在一处错误是没有控制________相同。
解析：小雨探究物质的吸热能力时，通过比较物质温度升高的多少来判断吸热能力的大小，应该控制不变的物理量是物质的质量和物质吸收的热量，图乙的装置使用一个酒精灯加热，更容易控制物质吸收的热量相同。水和食用油的密度不同，图乙试管中水和食用油的体积相同，它们的质量不相等。
答案：(1)食用油和水吸收的热量 (2)食用油和水的质量
【例6】 两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。根据图线可知( )
A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B．如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同
C．加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D．加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多
解析：由题图可知，两种液体吸收的热量相同时，甲液体升高的温度少，所以甲液体的比热容大，故A正确；如果升高相同的温度，甲液体吸收的热量比乙要多；如果加热相同时间，甲升高的温度应比乙少，故B、C、D均不对。
答案：A
【例7－1】 用一个放热稳定的热源给一个物体均匀加热，得到它的熔化图象如图所示，那么，它固态时的比热容与它液态时的比热容之比是( )
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1
解析：设物体的质量为m，每分钟吸收的热量为Q，则物体在固态吸收热量为2Q时，温度升高了40 ℃，故物体处于固态时的比热容为c固＝；物体在液态吸收的热量为4Q时，温度升高了20 ℃，故物体处于液态时的比热容为c液＝。则固态与液态的比热容之比为c固∶c液＝×＝1∶4，故应选C。
答案：C
【例7－2】 在1个标准大气压下，质量为5 kg、温度为80 ℃的水吸收了8.4×105 J的热量后，水温将升高多少？
解析：由Q吸＝cmΔt得
Δt＝＝＝40 ℃
因为在1个标准大气压下，水的最高温度为100 ℃，所以，水升高的温度为
Δt＝t2－t1＝100 ℃－80 ℃＝20 ℃。
答案：20 ℃
8．热平衡方程
两个不同温度的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。热传递的最终结果是：两个物体的温度相同。
在热传递过程中，若没有能量损失，则低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量，即Q吸＝Q放。我们可以利用Q吸＝Q放这个关系式求出物体的质量、比热容或物体的温度。
析规律 热平衡方程
在应用热平衡方程解题时，要认清混合温度的含义，混合温度既是吸热物体的末温，也是放热物体的末温。
【例8】 把质量为4 kg、温度为10 ℃的冷水与质量为3 kg、温度为80 ℃的热水混合，若不计热量损失，求混合后水的温度。
解析：不计热量损失，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，即Q吸＝Q放。
设冷水的质量为m1，初温t01＝10 ℃，热水的质量为m2，初温t02＝80 ℃，冷水和热水混合后的温度为t，则
cm1(t－t01)＝cm2(t02－t)
代入数据，得
4．2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(t－20 ℃)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(80 ℃－t)
解得t＝40 ℃。
答案：40 ℃
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113.2 内能
1．内能
(1)分子动能：运动的物体具有动能，同理，运动的分子具有动能，分子由于做无规则运动具有的能叫做分子动能。
(2)分子势能：弹簧形变时具有势能，相互吸引或排斥的分子也具有势能，由于分子间有相互作用力，而使分子所具有的能叫分子势能。
(3)内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能。
①“构成物体的所有分子”的含义，是指所研究物体内部的全部分子，而不是该物体内部的一部分分子。
②“总和”的含义，这里的总和指的是该物体内部全部分子所具有的动能和全部分子具有的势能之和。
(4)内能是能量的一种形式，内能的单位是焦耳。
(5)内能与温度的关系
①一切物体，不论温度高低，都有内能。因为一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，所以物体的内能不能为零。
②同一物体，在相同物态下温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。
谈重点 内能的大小
同一个物体，在相同物态下它的温度越高，分子无规则运动的速度越大，因此分子的动能变大，导致物体内部分子动能和势能的总和增加。例如，一个铁块在烧红时的内能比它冷却时的内能大。对于内能与温度的关系不能错误地理解为温度越高的物体内能越大，内能的大小除了与温度有关，还与其他因素有关。
内能的概念较难理解，我们得出物体具有内能时使用了什么方法？
类比法！我们可以将运动的分子和具有动能、势能的物体进行类比，得出分子具有动能和势能。运动的物体具有动能，运动的分子具有动能；自由下落的物体和地球相互吸引，物体具有势能，相互吸引的分子具有势能，被压缩的弹簧的各部分相互排斥，弹簧具有势能，相互排斥的分子具有势能。
【例1－1】 物理学中把“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”，请你根据这个意思，结合所学知识，下列判断正确的是( )
A．同一物体温度越高，物体内能越小
B．同一物体温度越低，物体内能越大
C．温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越大
D．温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越小
解析：
A × 同一物体温度越高，物体内能越大
B × 同一物体温度越低，物体内能越小
C √ 温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越大
D × 温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越大
答案：C
【例1－2】 下列关于物体内能的说法中正确的是( )
A．物体运动速度越大，内能越大
B．静止的物体没有动能，但有内能
C．内能和温度有关，所以0 ℃的水没有内能
D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大
解析：
错解：A、C、D 正解：B
错解分析：误以为物体的内能与物体的运动速度有关，容易错选A；误以为0 ℃的物体没有内能，容易错选C；误以为温度是决定内能大小的唯一因素，容易错选D。 正解分析：一切物体在任何温度下都具有内能，物体内能的大小与物体的运动速度、被举高的高度无关。
答案：B
2．热传递与物体内能的改变
(1)热传递：使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。
释疑点 热传递发生的条件
两个物体或同一物体的不同部分之间存在温度差，如果温度相同就不会发生热传递。
(2)热传递改变物体内能的实质：能量的转移。发生热传递时，能量从高温物体转移到低温物体，或者从同一个物体的高温部分转移到低温部分。
(3)热量
①定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。
②热量的单位：焦耳，简称焦，用符号J表示。
③热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。物体放出或吸收的热量越多，它的内能改变越大。
辨误区 对热量的理解
热量是反映热传递过程中，内能转移多少的物理量，它是一个过程量，用“吸收”或“放出”来描述，而不能用“含有”或“具有”来描述，所以物体含有热量的说法是错误的。
【例2－1】 在下列过程中，属于通过热传递使物体内能减少的是( )
A．用天然气烧水，水温不断升高
B．用打气筒打气，气筒壁发热
C．装入暖水瓶内的开水过一段时间会变凉
D．用锯条锯木头时，锯条发热
解析：
A × 水的温度升高，内能增加
B × 气筒壁的温度升高，内能增加
C √ 暖水瓶内的开水放出了热量，温度降低，内能减少
D × 锯条温度升高，内能增加
答案：C
【例2－2】 关于热传递和热量，下列说法中正确的是( )
A．温度高的物体含有的热量一定多
B．质量大物体含有的热量比较多
C．热量总是从含有热量多的物体传递到含热量少的物体
D．热量总是从高温物体传递到低温物体
解析：
A、B、C × 物体含有热量的说法是错误的
D √ 发生热传递时，热量从高温物体传递到低温物体
答案：D
3．做功与物体内能的改变
(1)改变物体内能的两种途径：热传递和做功。
(2)做功和物体内能的改变：对物体做功，物体的内能会增大；物体对外做功，本身的内能会减小。
(3)做功改变物体的内能，实质是内能和其他形式能之间的转化。
(4)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，即一个物体的内能发生了改变，除事先知道外，人们是无法判断是用哪种途径使其内能发生改变的。
【例3－1】 下列现象中哪一个是通过做功让物体的内能增加的( )
A．两手相互摩擦，手的温度升高
B．用煤气炉给水加热
C．用灌了热水的热水袋取暖
D．冬天太阳下的人会觉得温暖
解析：
A √ 做功使手的内能增加
B × 热传递使水的内能增加
C × 热传递使水的内能减少
D × 热传递使人体表面温度升高，内能增加
答案：C
【例3－2】 将薄壁金属桶固定在桌子上，里面放入酒精，用塞子塞紧。宏俊同学把一根绳子在管外绕几圈后，迅速来回拉动，发现了如图所示的现象。下列说法中错误的是( )
A．来回拉动，克服摩擦做功，使桶的内能增加
B．桶内的酒精蒸汽膨胀对塞子做功，转化为塞子的机械能
C．人拉动绳子做功，机械能转化为内能
D．蒸汽对塞子做功，机械能转化为内能
解析：蒸汽对塞子做功，内能转化为机械能。
答案：D
4．影响物体内能大小的因素
(1)温度：同一物体的状态不变时，温度越高，物体内能越大。
(2)质量：相同温度的同种物质，物体的质量越大，分子的个数越多，内能越大。
(3)状态：同种物体的温度、质量不变时，状态改变，内能改变。
(4)物质种类：物体的质量、温度和状态相同，物质不同，内能不相同。
析规律 决定物体内能的因素
温度不是决定物体内能大小的唯一因素，千万不要仅凭一个因素得出错误的结论。
5．内能与机械能的比较
内能和机械能的定义、影响因素都不相同，所以它们是两种不同形式的能量，其区别和联系如下表所示。
内能 机械能
概念 物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和 宏观物体所具有的能量
产生原因 分子运动、分子间相互作用 物体运动、被举高、弹性形变
影响因素 温度、质量、状态、种类等 质量、速度、高度、弹性形变大小等
释疑点 内能与机械能的区别
影响机械能的因素都是物体外观或是整体的外在因素，属于看得见的宏观条件，所以我们说，机械能与整个物体的机械运动情况有关。内能的大小与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，是看不见的微观因素。因此分析物体的内能时，要看物体内部分子的情况。所以，内能是不同于机械能的另一种形式的能。
6．内能、热量与温度的关系
内能、热量、温度是热学中三个重要的物理量，它们之间既有区别又有联系。
(1)它们的区别：
①内能是能量的一种形式。内能是一个状态量，通常用“具有”来描述，但不同物体间不能比较内能的大小。
②热量是反映热传递过程中，内能转移多少的物理量，它是一个过程量，用“吸收”或“放出”来描述，而不能用“含有”或“具有”来描述。
③温度是用来反映物体冷热程度的物理量，两个不同状态间可以比较温度的高低，温度是不能转移和传递的。
(2)它们的联系：
①内能与温度：一个物体不论温度高低，都有内能，当它的温度变化时，它的内能也会变化，但是一个物体的内能变化时，其温度不一定变化，如晶体熔化时，内能增大，但温度却不变化；
②热量与温度：物体的温度发生变化，可能是由于吸收或放出热量引起的，也可能是做功引起的；物体吸收热或放出热量，其温度也不一定变化；
③内能与热量：对某个物体而言，它吸收或放出热量时，其内能一定会增加或减少，但物体的内能增加或减少，不一定是吸收或放出了热量。
【例4】 仔细观察图中甲、乙、丙三杯水，下列说法中正确的是( )
A．甲杯中水的内能最大
B．乙杯中水的内能最大
C．丙杯中水的内能最大
D．乙、丙杯中水的内能一样大
解析：甲杯中水和丙杯中水相比，温度相等，丙杯中水的质量大于甲杯中水的质量，丙杯中水的内能大于甲杯中水的内能；乙杯中水和丙杯中水的质量相等，丙杯中水的温度大于乙杯中水的温度，故丙杯中水的内能大于乙杯中水的内能，所以丙杯中水的内能最大。
答案：C
【例5－1】 关于物体的内能，下列说法正确的是( )
A．物体运动得越快，内能越大
B．物体举得越高，内能越大
C．物体运动得越快，举得越高，内能越大
D．物体温度越高，内能越大
解析：在分析物体内能大小时，应注意物体的内能与若干个因素有关，即物体的质量、温度、状态等，与物体的运动速度和举起的高度无关，物体的速度和举起的高度影响的是机械能，而机械能与内能是两种不同形式的能。对于同一物体，温度越高，内能越大，所以答案选D。
答案：D
【例5－2】 关于内能和机械能，下列说法中正确的是( )
A．机械能很大的物体，其内能一定很大
B．物体的机械能减小时，内能一定减小
C．物体的内能为零时，机械能可以不为零
D．物体的机械能为零时，内能不为零
解析：内能和机械能是两种不同形式的能量，它们之间可以相互转化，但内能并不随着机械能的变化而变化。物体的机械能可以为零，内能不能为零，因为分子在永不停息地做无规则运动。
答案：D
【例6－1】 关于温度、热量、内能，以下说法正确的是( )
A．物体的温度越高，所含的热量越多
B．0 ℃的冰没有内能
C．一个物体吸收热量时，温度不一定升高
D．一个物体吸收热量时，物体的温度一定升高
解析：热量是一个动态的物理量，它是物体在热传递过程中吸收或放出热量的多少，离开热传递，说一个物体含有热量的多少是错误的，所以A是错误的。一切物体在任何温度下都具有内能，所以B错误。物体吸收热量使物体的内能增加，可以是分子的动能增加，也可以是分子势能的增加。在物态变化过程中的晶体的熔化和液体的沸腾过程中，物体要吸收热量，但物体的温度不变，这时物体的内能增加主要表现在内部分子势能的增加，因此选项C正确，选项D不正确。
答案：C
【例6－2】 下列对温度、内能、热量三者关系的理解，正确的是( )
A．物体吸收热量，温度一定升高
B．物体温度升高，一定是吸收了热量
C．物体温度不变，就没有吸热或放热
D．物体内能增加，可能是外界对物体做功造成的
解析：物体吸收热量，内能增加，但温度不一定升高，如冰熔化时吸热，但温度不变，故A错；物体温度升高，内能增加，既可能是吸收了热量，也可能是对物体做了功，故B错；晶体熔化时温度不变，但要吸收热量，故C错；物体内能增加，可能是外界对物体做功造成的，也可能是物体吸热造成的，故D正确。
答案：D
7．热传递的三种方式
(1)热传导：热量自动地从温度高的物体(或部分)传到温度低的物体(或部分)的传热方式叫热传导。
(2)对流：靠液体或气体的流动来传递热量的方式叫做对流。例如，冬天用火炉或暖气片取暖就是靠空气的对流传热的。
(3)辐射：热量由温度高的物体沿直线直接向四周投射的传递方式叫热辐射。太阳就是通过热辐射的方式将热量传给地球的。
【例7】 下列所描述的场景中，属于利用热传递改变物体内能的是( )
A．冬天人们搓手取暖
B．小孩从滑梯上滑下时臀部感觉到热
C．加剧的温室效应使得多年的积雪熔化了
D．古代的人钻木取火
解析：改变物体内能的方法有两种，即做功和热传递。加剧的温室效应使气候变暖，多年的积雪由于吸热而熔化，这是热传递使雪内能增加的结果，而其他三项都是摩擦力做功使物体的内能增加。故正确选项为C。
答案：C
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113.1 分子热运动
1．物质的构成
(1)物质由分子或原子组成，分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，例如一杯水分下去是小水滴，小水滴分下去是小水珠，一直分到水分子，如果再分下去，就不具备水的性质了。
(2)分子很小，一般分子直径的数量级都是10－10 m，物体中含有的分子数量是非常多的。由于分子非常小，用肉眼肯定无法看到它们，用一般的显微镜也无法观察到，而要用放大几千万倍的电子显微镜才能依稀可见。如果把2 500万个水分子排成一行，只有1 cm；若把分子和乒乓球相比，就好像乒乓球和地球相比一样。草叶上的一颗小露珠，就有1021个水分子，假如有一个微小动物，每秒钟喝掉1万个水分子，喝完这滴露珠，要用30亿年！
【例1】 我们已经知道1 cm3的水中含有3.35×1022个水分子，试求一个水分子的质量有多大？
解析：本题需要求一个水分子的质量，必须先运用密度的公式求出1 cm3水的总质量，然后除以分子的个数，就是一个水分子的质量。
答案：由公式ρ＝得
m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×1×10－6 m3＝10－3 kg
一个水分子的质量为
m0＝＝＝2.99×10－26 kg
2．扩散现象
(1)扩散：不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散。
(2)扩散现象表明：①一切物质的分子都在不停地做无规则运动。②分子间存在间隙。
(3)不仅固体之间、液体之间、气体之间能发生扩散现象，固体与液体之间、固体与气体之间、液体与气体之间也能发生扩散现象。
(4)影响因素：温度。温度越高，扩散越快。
析规律 对扩散的理解
①扩散发生的条件：不同的物质相互接触。物质不接触，不能发生扩散。②判断现象是不是扩散，主要是看这种彼此进入对方的现象是不是在外力作用下形成的，如果有外力作用的因素，就不是扩散现象，如果没有外力作用的因素，则一定是扩散现象。
【例2－1】 下列现象中，属于扩散现象的是( )
A．空气流动形成风
B．洒水车向马路上喷水
C．将一滴墨水滴入水中，可以看到沿途拉成一长串墨迹
D．将几粒粗盐放入盛有水的杯中，过一段时间整杯水都变咸了
解析：
A × 空气流动是大量分子在气压差下的有规则运动
B × 水在重力作用下运动
C × 墨水在重力作用下运动，形成墨迹
D √ 盐放入水中，水变咸，说明盐分子已经渗入到水中
答案：D
【例2－2】 下列现象中，不能说明分子永不停息地做无规则运动的是( )
A．打开香水瓶盖后，满屋充满香水味
B．在阳光下扫地时，能看到尘土飞扬
C．把糖放入水中后，不久整杯水都变甜了
D．衣箱里的樟脑块不断变小，箱内充满樟脑味
解析：
A × 属于液体与气体之间的扩散
B √ 尘土在空中飞舞不是扩散现象，尘土是颗粒状物体，不是分子，尘土的运动是机械运动而不是分子运动
C × 属于固体与液体之间的扩散
D × 属于固体与气体之间的扩散
答案：B
3．分子的热运动
(1)定义：由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。
(2)影响因素：温度。温度越高，分子的热运动越剧烈。
释疑点 对分子运动的理解
分子的热运动是永不停息的，物体的温度低时，分子的热运动缓慢，但并没有停止，不要误以为温度低时，物体的分子停止运动。
【例3】 下列叙述中能说明温度越高分子的热运动越剧烈的是( )
A．腌咸菜时，放盐后要过较长的时间菜才能变咸，炒菜时，放盐后菜很快就能变咸
B．气温高时，植物生长快些
C．冰融化变为水
D．固体的体积随温度的降低而缩小
解析：炒菜时温度高，分子运动的速度快。而腌菜是在常温下进行，分子运动缓慢。
答案：A
4．分子间的作用力
(1)固体能保持一定的形状和体积且难以拉断，说明了分子之间存在引力。
(2)固体和液体分子间保持一定的间隙且很难被压缩，说明了分子间又存在斥力。
(3)物质内分子间引力和斥力是同时存在的，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。
(4)当分子间的距离很小时，分子间的作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，分子间的作用力表现为引力；当分子相距很远时，作用力变得十分微弱，可以忽略。
【例4】 如图所示的现象中，能够说明分子间存在引力的是( )
解析：
A、B × 说明分子不停地做无规则运动
C √ 说明分子之间存在引力
D × 宏观物体的运动不属于分子的运动
答案：C
5．扩散的理解
(1)分子的运动是看不见、摸不着的，但可以通过一些看得见的宏观现象来认识它，通过感知的现象来推测无法直接感知的事实，这是物理学中常见的研究方法——转换法。
(2)分子永不停息地做无规则运动是自发形成的，并不是在外力的作用下形成的，这里要特别注意与用机械的方法(如搅拌)，或因外力作用使物体发生的宏观运动的区别，一些微小物体的机械运动如尘土飞扬，不是分子的运动。
(3)扩散现象发生的快慢不仅取决于物质的本身，还与物质的温度有关，温度越高，物质扩散越快。一般情况下，气体分子比液体分子扩散得快，液体分子比固体分子扩散得快。
6．热运动与机械运动的比较
热运动 机械运动
研究对象 微观分子 宏观物体
规律 无规则 有规律可循
运动情况 永不停息 运动或静止
可见度 肉眼不能 肉眼可以
直接观察 直接观察
影响因素 温度 力
【例5】 分子很小，看不见、摸不着，但我们可以通过一些直接感知的现象，经过合理的推测来认识分子。下列推测既合理又符合事实的是( )
A．现象：花香扑鼻；推测：分子在做无规则运动
B．现象：空气中沙尘飞舞；推测：分子在做无规则运动
C．现象：注射器内的水很难压缩；推测：水分子之间没有间隙
D．现象：苹果从树上落下；推测：分子之间存在引力作用
解析：花香扑鼻，说明分子在做无规则运动，故A正确。空气中沙尘飞舞和苹果从树上落下都是在外力作用下发生的机械运动，不属于分子的运动，由此得出与分子运动有关的结论都是错误的，故B、D错误。注射器内的水很难压缩，说明分子之间存在斥力，不能说明水分子之间没有间隙，故C错误。
答案：A
【例6】 下列现象中，能用分子热运动知识来解释的是( )
A．春天，柳絮飞扬
B．夏天，槐花飘香
C．秋天，落叶飘零
D．冬天，雪花飘飘
解析：分子热运动是分子的微观运动，不是物体的宏观运动。
答案：B
7．布朗运动
(1)1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中像着魔似的不停地运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度大小都改变得很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子的无规则的撞击而受力不平衡，从而表现出无规则运动，这种运动叫做布朗运动。
(2)布朗运动并不是分子的运动，而是固体小颗粒的无规则运动，但布朗运动的无规则性，反映了液体分子运动的无规则性。
【例7】 阅读下列短文，回答问题。
不只是花粉，通过观察液体中其他不同的悬浮微粒也可以观察到布朗运动。例如取一滴稀释了的墨汁放在1 000倍左右的普通显微镜下进行观察，就可以看到布朗运动。
产生布朗运动的原因是什么呢？原来，悬浮在水中的花粉颗粒体积很小，来自各个方向的水分子与小颗粒发生碰撞，当撞击不平衡时，小颗粒就会沿着冲力大的方向运动；在另一瞬间，若来自另一方向的撞击作用较强，小颗粒又会向另一方向运动。这样不断撞击的结果，使得小颗粒发生了无规则运动。
(1)布朗运动中的小颗粒不可能是( )
A．花粉 B．分子 C．面粉 D．墨汁
(2)怎样使布朗运动加快？
解析：布朗运动是固体小颗粒的运动，但能反映液体分子的无规则运动，很多固体小颗粒都可以发生布朗运动，所以图中的小颗粒不可能是分子。布朗运动的快慢与水分子运动的快慢和花粉颗粒的大小有关，要使布朗运动加快，可以从这两方面入手。
答案：(1)B (2)提高水的温度或减小布朗颗粒的体积
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