专题16 内能（方法与技巧）（解析版）

专题16 内能 一．固、液、气三态的宏观特性如何用微观特性解释？ 【疑难诠释】物质的状态变化时体积发生变化，主要是由于构成该物质的分子在排列方式上发生了变化。 【典例剖析】下表归纳了固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性，分析表格所填写的信息可知，表格 中①②处应分别填写( ) 物态 微观特性 宏观特性 分子和距离 分子间作用力 有无形状 有无体积 固态 很小 ① 有固定形状 有固定体积 液态 较大 较大 无固定形状 ② 气态 很大 很小 无固定形状 无固定体积 ．很小；有固定体积 B．很小；无固定体积 ．很大；有固定体积 D．很大；无固定体积 【答】 【解析】 固态物体分子间的作用力很大，液态物体有固定的体积，故选。 分子排列 分子间作用力 体积和形状 流动性 固态物质 十分紧密 强大 形状固定 无 液态物质 位置不固定，运动自 由 比固体的小 无确定的形状 有 气态物质 极度散乱、间距很大 极小 无确定的形状，易被压缩 有 二．破镜为何不能重圆？ 分子间的作用力是短程力。当分子间的距离超过10-9m 时，分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。镜块间的 距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。 【典例剖析】将煤炭堆放在墙角，一段时间后，发现墙壁变黑，说明_________；俗语说“一个巴掌拍不 响”，说明了___________；“破镜不能重圆”是因为将破镜合起来时，镜子破裂处的绝大多数分子间距 离________ （选填“较大”或“较小”），所以分子间________ （选填“几乎没有相互作用力”、“存 在较大斥力”或“存在较大引力”）。 【答】 分子永不停信息地做无规则运动 力的作用是相互的 较大 几乎没有相互作用力 【解析】 [1]一切物质的分子都在不停地做无规则运动。将煤炭堆放在墙角，一段时间后，发现墙壁变黑，说明分子 永不停信息地做无规则运动。 [2]力是一个物体对另一个物体的作用。一个巴掌拍不响，说明力的作用是相互的。 [3][4]分子间存在相互的引力和斥力，当分子间距离大于分子直径10 倍时，分子间作用力几乎没有。“破 镜不能重圆”是因为将破镜合起来时，镜子破裂处的绝大多数分子间距离较大，所以分子间几乎没有相互 作用力。 三．内能与机械能有何不同？ 机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关；内能是微观的，是 物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用 力 有关 。这种 无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。 【典例剖析】下列现象中，哪句不能用分子运动理论来解释（ ） ．花香自有蝶飞来 B．酒香不怕巷子深 ．鸭蛋泡盐成咸蛋 D．风吹灰尘满天飞 【答】D 【解析】 ．闻到花香是由于构成花的分子扩散在空气中，为扩散现象，扩散现象说明了分子在做永不停息的无规则 运动，故不符合题意； B．闻到酒香是由于构成酒的分子扩散在空气中，为扩散现象，扩散现象说明了分子在做永不停息的无规 则运动，故B 不符合题意； ．鸭蛋泡盐成咸蛋，说明构成盐的分子进入到鸭蛋中，为扩散现象，扩散现象说明了分子在做永不停息的 无规则运动，故不符合题意； D．灰尘为固体小颗粒，为物体宏观的运动，与分子的运动规律无关，不能用分子动理论来解释，故D 符 合题意。 故选D。 四．如何识别分子热运动？ 分子的运动只能通过一些现象表现出来，而不能用眼睛直接观察到，肉眼能直接看见的运动都不是分子的 运动。不要把宏观微小颗粒的机械运动或物质发生的化学变化误认为是分子的运动。如：扫地时看到的灰 尘飞扬是机械运动；铁生锈是化学变化不是分子运动。 【典例剖析】如图是一种新型洒水车，除了清洒路面以外，还能够有效控制城市空气中浮尘的含量，下列 叙述中正确的是（ ） ．城市空气中飞扬的浮尘处于分子热运动中 B．以洒水车为参照物,洒出的水是静止的 ．洒水车喷雾时，后方常会出现彩虹是光的色散现象 D．洒水车在水平路面上匀速直线行驶同时向高空喷洒水雾时，洒水车的机械能保持不变 【答】 【解析】 ．城市空气中飞扬的浮尘是许多分子的聚合体，浮尘的运动不是分子热运动，是机械运动，故错误； B．以洒水车为参照物，洒出的水相对于车的位置发生了变化，因此洒出的水是运动的，故B 错误； ．洒水车喷雾时，后方常会出现彩虹，这是太阳光经过水雾时分解成了七色光，是光的色散现象，故正确； D．洒水车在水平路面上匀速直线行驶，同时向高空喷洒水雾时，洒水车里的水越来越少，车的总质量减 小，动能减小；同时车的重心降低，重力势能也减小，动能与势能之和减小，即机械能减小，故D 错误。 故选。 五．如何辨析温度、热量和内能？ 【疑难诠释】（1）正确理解温度、内能、热量的含义。温度和内能是状态量，而热量是过程量。热伴随 着热传递的产生而出现、终止后消失；物体本身并没有热量，不能说某个物体“具有”或“含有”热量， 更不能说“比较”两物体热量的多少，只能说物体“吸收”或“放出”了热量。 （2）明确内能与温度的关系：对同一物体而言，温度升高，内能增加。注意，内能大小还与分子个数和 分子间作用力有关。 （3）准确把握三者的联系：物体吸收（放出）热量，内能增加（减小），但温度不一定升高（降低）。 如晶体熔化与液体沸腾时，虽吸热但温度不变；反之，物体温度升高（降低），内能增加（减小），但不 一定吸（放）热，因为可能通过做功改变内能。 【典例剖析】关于温度和热量下列说法中正确的是（ ） ．温度高的物体放出的热量多 B．在热传递过程中，物体温度升高时，一定要吸收热量 ．两个物体升高相同的温度，吸收的热量一定相同 D．温度高的物体具有的热量多 【答】B 【解析】 ．物体放热的多少与物质的比热容、质量、降低的温度有关，温度高不一定放出的热量多，故错误； B．在热传递过程中，吸热物体温度升高，放热物体温度降低，故B 正确； ．物体吸收热量的多少与物质的比热容、质量、升高的温度有关，升高相同的温度吸收的热量不一定相同， 故错误； D．热量是热传递过程中转移的那部分内能，是过程量，不能说物体具有多少热量，故D 错误。 故选B。 六．如何正确计算与热量有关的计算题？ 【方法技巧】利用热量公式进行计算要注意以下几点： （1）公式中各物理量单位要统一。Q——热量——焦耳（）；——比热容——焦耳每千克摄氏度（/ (kg· ) ℃）；m——质量——千克（kg）；t——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）。 （2）公式只适用于物质的状态无变化时升温（或降温）过程中吸收（或放出）的热量。 （3）明确“升高了”与“升高到”或“降低了”与“降低到”的含义。升高了（或降低了）多少摄氏度 是指温度的变化值，用Δt 表示；而升高到（或降低到）是指末温。 （4）温度不同的两个物体相互接触后将会发生热传递现象．若不计热量的损失，则当两物体达到热平衡 状态时，它们的温度相同，且高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量。即：Q 吸=Q 放。 注意：用公式求液体温度时，一定要注意一标准大气压下的液体的沸点。若求出水的温度为105℃，但最 终结果应该是100℃。 【典例剖析】 1．我国是世界上第一个成功试采深海域“可燃冰”的国家。可燃冰是一种固态晶体，它的热值约为 假定2kg 的可燃冰完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，可以将______kg 的水从20℃加热到 100℃。 【答】15×103 【解析】 2kg 的可燃冰完全燃烧放出的热量为 被水吸收的热量为 由比热容公式可得，水的质量为 2．利用天然气热水器加热质量为200kg 的冷水，使水温从20℃升高到50℃，已知该天然气热水器的效率 为60%，则在这个过程中需要消耗______m3的天然气。（水的比热容为水=42×103/(kg· ) ℃，天然气的热值是 40×107/m3） 【答】105 【解析】 水吸收的热量为 Q 吸=水m(t-t0)=42×103/(kg· )×200kg×(50 -20 )=252×10 ℃ ℃ ℃ 7 该天然气热水器的效率为60%，则天然气热水器释放的热量为 需要消耗天然气的体积为 3．某家庭需要将 、初温为 的水加热到 ，利用煤气灶烧水，需要燃烧 的煤气。这些水 从 加热到 需要吸收的热量为 ______ ， 的煤气完全燃烧放出的热量为 ______ ，煤气灶烧 水的效率为 ______ ， 。 【答】 【解析】 [1]水吸收的热量 [2] 煤气完全燃烧放出的热量 [3]煤气灶烧水的效率 七．如何利用水的比热容大解释生活中现象？ 【方法技巧】对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温 度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多． 【典例剖析】 1．脱排油烟机工作时，排油烟主要是________的应用；锅炉液位计是根据________原理制成的；我们使 用水作为汽车发动机的冷却剂是因为________。 【答】 大气压 连通器 水的比热容比较大 【解析】 [1]脱排油烟机工作时，风扇转动，内部空气流动速度大，内部气压小于外界大气压，大气压将油烟压入油 烟机。 [2]锅炉液位计是两端开口，底部联通，构成了连通器，故工作原理是连通器。 [3]水作为汽车发动机的冷却剂是因为水的比热容比较大，每升高1℃所吸收的能量最多。 2． 生活处处有物理。以汽车为例：发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的______较大； 有些小汽车的尾部设计有“导流板”（形状是上平下凸，如图所示），高速行驶时，气流对导流板上表面 的压强______对导流板下表面的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”），从而使汽车的行驶更加平 稳。 【答】 比热容 大于 【解析】 [1]发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的比热容较大，在温度变化相同的情况下，可 以吸收更多的热量。 [2]导流板形状是上平下凸，高速行驶时，导流板上方空气流速慢、压强大，下方空气流速快、压强小，气 流对导流板上表面的压强大于对导流板下表面的压强，从而使汽车的行驶更加平稳。