資源簡介

3.5物體的內能
學習指要
一、知識要點
1．熱運動：物體內部大量粒子的元規則運動。
2．內能：物體內部大量做熱運動的粒子具有的能，也叫熱能。
3．做功和熱傳遞都可以改變物體的內能，且是等效的。做功改變內能的實質是熱能與其他形式能之間的轉化。熱傳遞實質上是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分。
4．燃料熱值：l千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量，其單位是焦／千克。
5．熱量：物體吸收或放出熱的多少叫做熱量，用Q表示。和功、能的單位一樣，熱量的單位為焦耳，簡稱“焦”，符號為“J”。
6．比熱容：單位質量的某種物質，溫度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的熱量，叫做這種物質的比熱容，用字母c表示。單位為焦／(千克·℃)。
7．比熱容是物質的一種特性，可以用來鑒別物質。
8．熱量計算公式：Q吸=cm(t一t 0)；Q放=cm(t 0一t)
二、重要提示
1．粒子的無規則運動與溫度有關，溫度越高，粒子的無規則運動越劇烈。
2．熱運動是指大量粒子的無規則運動，單個粒子無熱運動可言。可見，單個粒子也無內能可言。
3．內能的大小跟物體的質量有關，例如一壺沸水的內能比一杯沸水的內能就要大得多。
科學廣場
氣候與熱污染
夏季，人們喜歡到海邊休息。白天，海風輕拂，帶來絲絲涼意，夜間卻不會很涼。而沙漠的夏天，溫度變化較大，白天氣溫可達60℃，夜晚則能降到l0℃左右。海邊與沙漠的氣候為什么會如此不同?
水的比熱容是沙石的4.5倍，也就是說，要使水和沙石上升同樣的溫度，水能吸收更多的熱量，因而在同樣受熱的情況下，水的溫度變化比沙石小得多。白天，陽光照在海上，由于海水的比熱容較大，吸收了熱量，海水的溫度變化并不大，所以海邊的氣溫不會很高。由于沙石的比熱容較小，吸收同樣的熱量，溫度會上升很多，所以沙漠的晝夜溫差很大。
氣溫不僅受自然環境的影響，還受人為環境的影響。城市的工業和交通急劇發展，每天都消耗大量燃料。燃料燃燒產生的內能，只有一部分做了有用功，大部分成為環境熱源。電燈、電機、汽車、火車、空調、冰箱等都在向環境散發熱量，城市里過多的人口散發的熱量也很客觀。大城市散發的熱量可以達到所接收的太陽能的2／5，從而使城市的溫度升高，這就是人們常說的熱島效應。
解題指導
【例l】下列關于物體內能的說法正確的是( )
A．水具有內能，冰塊沒有內能
B．水蒸氣具有的內能一定比水具有的內能大
C．一杯水的溫度越高，它具有的內能越大
D．一杯水放在高處比放在低處具有的內能大
【解析】任何物體在任何時候、任何情況下都有內能，由此可知選項A錯誤。物體的內能不但跟狀態有關，而且跟質量和溫度有關，質量越大，溫度越高，內能越大。由于水和水蒸氣的質量大小不知，故無法判斷哪一物體的內能較大，選項B錯誤。內能與機械能不同，與物體所在的位置、速度無關。所以，選項D錯誤。
【答案】C
【例2】學校的游泳池長25米，寬10米，水的平均深度為1.5米。在太陽照射下，水溫由原來的20℃升高到25℃，則池內的水吸收了多少熱量?[已知水的比熱容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
水吸收的熱量：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
同步訓練 A組
1．日常生活中有許多物體內能發生改變的現象，判斷下列現象中改變物體內能的方式。屬于做功改變物體內能的是 ，屬于熱傳遞改變物體內能的是 。(填序號)
A．用打氣筒打氣時，筒壁發熱
B．擦火柴取火
C．金屬湯勺一端放在熱湯中，另一端變燙
D．磨刀時刀發熱
E．用凸透鏡在陽光下取火
F．用電水壺燒開水
2．2010冬奧會中我國女子冰壺選手在冰壺前方“刷冰”，是為了通過 的方式改變冰的內能，使表面的冰 (填物態變化名稱)成薄薄的一層水，這樣就能夠減小冰壺與冰面之間的 ，使冰壺按照運動員預計的運動快慢和方向運動。
3．酒精的熱值是3.0×107焦／千克，它表示的意義是 ( )
A．酒精燃燒時釋放的熱量為3.0×107焦
B．1千克酒精燃燒時釋放的熱量為3.0×107焦
C．1千克酒精完全燃燒時釋放的熱量為3.0×107焦／千克
D．以上說法都不正確
4．搓手能使手的溫度升高，這是用 的方法使手的內能增加。使用電熱水器給水加熱，這是用 的方式使水的內能增加，把質量為2千克、初溫是30℃的水加熱到80℃，這些水吸收的熱量是 焦。[水的比熱容是4.2×10 3焦／(千克·℃)]
5．下列關于溫度、內能、熱量的說法正確的是( )
A．物體溫度越高，它的內能就越大
B．要使物體內能增加，一定要吸收熱量
C．要使物體內能增加，一定要對物體做功
D．物體內能增加，它的溫度就一定升高
6．天然氣已在我市廣泛使用，已知天然氣的熱值為4×107焦／米3。完全燃燒0.05米3天然氣可以放出 焦的熱量，這些熱量若只有42％被水吸收，則可以使常溫下5千克的水溫度上升 ℃。一瓶天然氣，用去一半，瓶中剩下的天然氣的熱值為 。[水的比熱容為4.×10 3焦／(千克·℃)]
7．用活塞式打氣筒給自行車車胎打氣的過程中，氣筒的筒壁通常會發熱。筒壁發熱的原因
是做功和 做功。請設計實驗證明究竟哪個是主要的發熱原因： 。

8．為了比較水和沙子吸熱本領的大小，小明做了如圖所示的實驗：在兩只相同的燒杯中分別裝入質量、初溫相同的水和沙子，并用兩個相同的酒精燈對其加熱。實驗數據如下表所示：
物體
種類
質量／克
溫度升高10℃所需的時間／秒
溫度升高20℃所需的時間／秒
溫度升高30℃所需的時間／秒
沙子
30
64
89
124
水
30
96
163
220
(1)在此實驗中，用加熱時間的長短來表示物質 。
(2)分析表格中的實驗數據可知：質量相同的水和沙子，升高相同的溫度時，水吸收的熱量
(填“大于”或“小于”)沙子吸收的熱量。
(3)若對質量相同的水和沙子加熱相同的時間，則 (填“沙子”或“水”)升高的溫度較高。
(4)實驗中有些同學發現，剛開始加熱時，情況與(3)中的結論不符，你認為可能的原因是
。
同步訓練 B組
9．將肉片直接放入熱油鍋里爆炒，會將肉炒焦或炒煳，大大失去鮮味。如果廚師預先將適量的淀粉拌入肉片中，再放到熱油鍋里爆炒，炒出的肉片既鮮嫩味美又營養豐富，對此現象說法不正確的是( )
A．在炒肉片過程中，肉片的溫度升高，內能增加
B．附著在肉片外的淀粉糊有效防止了肉片里水分的蒸發
C．在炒肉片過程中，肉片內能增加主要是通過做功實現的
型號
8B13
流量
300米3／時
揚程
12米
質量
111千克
效率
80%
D．附近能聞到肉香體現了分子在不停地做無規則運動
10．春天，農民需用水泵抽水灌溉農田，某水泵的銘牌如表所示。
(1)此水泵連續正常工作5小時，所做的有用功是多少?
(2)此水泵的總功率是多少?
(3)如果此水泵用柴油機帶動，假設柴油完全燃燒所釋放的內能40％ 轉化為水泵的機械能，那么每小時消耗的柴油是多少?(柴油的熱值是3×10 7焦／千克，g取10牛／千克)
參考答案
3.5 物體的內能
1．ABDF CE 2．做功熔化摩擦 3．D 4．做功 熱傳遞 4.2×105 5．A 6．2×
106 40 4× 107焦／米3 7．活塞壓縮筒內氣體活塞與筒壁摩擦根據打氣筒的筒壁不同部位發熱的情況進行判斷 8．(1)吸收熱量的多少 (2)大于 (3)沙子 (4)①水的導熱性能好；②沙子里溫度計的玻璃泡插入比較淺等 9．C[解析：炒肉片的過程是通過熱傳遞使肉片的內能增加、溫度升高，所以選項C不正確。另外，淀粉糊可以阻擋一部分水分的蒸發。能聞到肉香味是分子做無規則運動四處擴散的結果。] 10．(1)1.8×108焦 (2)12.5千瓦(3)3.75千克

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