13 内能
13.1分子热运动
知识点1、物质的结构
（1）物质是由许许多多肉眼看不见的得分子、原子构成的。通常以10m为单位来量度分子。319
分子数量巨大，例如，体积为1cm的空气中大约有2.7×10个分子。
（2）分子间有间隙 知识点2、分子热运动 （1）探究：物体的扩散实验
实例 -10
气体扩散实验 现象 无色的空气与红棕色的二氧化氮气体混合在一起，最后颜色变得均匀 结论 气体、液体和固体在互相接触时，彼此都能渗入对方 液体扩散实验 固体扩散实验 无色的清水与蓝色的硫酸铜溶液混合在一起，最后颜色变得均匀 五年后将他们切开，发现它们互相渗入约1mm深 注意：将密度大的二氧化氮气体和硫酸铜溶液放在下面，密度小的空气和清水放在上面，目的是避免由于重力作用而对实验造成影响；
（2）扩散现象
①定义：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：一切物质的分子都在不停地作无规则的运动，同时还说明分子之间有间隙。 ③扩散现象是由于分子不停地运动形成的，并不是在宏观力的作用下发生的，分子的运动是分子自身具有的特性，与外界的作用无关。
拓展：从气体、液体和固体的扩散速度可知，气体分子的无规则运动最剧烈，固体分子的无规则运动最不剧烈，液体分子无规则运动的剧烈程度在气体和固体之间。
（3）分子的热运动
①定义：一切物质的分子都在不停的做无规则的运动。这种无规则运动叫做分子的热运动。 ②温度越高，物质的扩散越快，分子运动越剧烈。
注意：任何温度下，构成物质的分子都在不停的做无规则运动，仅是运动速度不同而已。不能
1
错误的认为0℃以下的物质分子不会运动。
③分子运动越剧烈，物体温度越高。
④宏观物体的机械运动与分子的热运动的比较。
研究对象 运动情况 可见度 影响运动快慢的因素 机械运动 宏观物体 静止或运动 肉眼可观察到 力及力的作用时间 分子的热运动 微观物体 运动永不停息 肉眼不能观察到 温度 知识点3、分子间的作用力
（1）分子间存在相互作用的引力和斥力。 （2）类比法理解分子间引力和斥力的关系
分子间距离关系 分子间距离等于平衡距离 类比分析 分子在平衡位置附近振动，相当于弹簧的自然伸长状态 分子间距离小于平衡距离 分子间距离大于平衡距离 分子间距离大于10倍平衡距离 相当于压缩弹簧 相当于拉伸弹簧 相当于弹簧背拉直断开 引力小于斥力，表现为斥力 引力大于斥力，表现为引力 分子间作用力十分微弱，可以忽略 分子间作用力 引力等于斥力，作用力表现为零 方法技巧：分子间作用力不直观，我们不能直接感受到它的存在，但它的特点与弹簧拉伸或压缩时表现出的力的特点相似，两者加以比较，有助于我们进一步理解分子间作用力的特点，像这样的方法叫类比法。
（3）分子间存在着引力和斥力的现象
①说明分子间存在引力的现象有：很多物体有一定的形状；在荷叶上，两滴水靠近时可自动合并为一滴水；固体很难被拉断；两块底面磨平的铅块相互紧压后会结合在一起等。
②说明分子间存在斥力的现象有：物体不能被压缩到无限小，固体和液体很难被压缩。 ③值得注意的是分子间的引力和斥力的作用范围是很小的，只有分子彼此靠得很近时才能产生，分子间的距离太大时，分子间的作用力就十分微弱甚至为零。破镜难以重圆的原因。
④不同物质分子间的引力和斥力也不一样。 （4）物质三态的分子结构及宏观特征对比
物质状态 分子间距离 分子间作用力 分子运动情况 2
宏观特征
固体 很小 很大 只能在平衡位置附近做无规则振动 有一定体积和形状，没有流动性 有一定的体积，没有一定的形状，具有流动性 既没有一定的体积，也没有一定的形状，具有流动性 液体 比固体稍大 较大 既可以在一个位置震动，又可以移动到另一位置震动 气体 很大 十分微弱，可以忽略 除碰撞外均做匀速直线运动 （5）分子动理论的内容
①常见的物质是由大量的分子、原子构成的； ②物质内的分子在不停地做热运动； ③分子之间存在引力和斥力。 易误易混警示
易误点：机械运动和分子的热运动
易误点辨析：在分析实际事例时，易把宏观微小物体的机械运动和分子的热运动混为一谈。分
子不停地做无规则运动与外力作用下的机械运动是不同的。
（1）机械运动是宏观物体的运动，可直接观察到，而分子的热运动是分子在不停地作无规则的运动，直接用肉眼观察不到。
（2）分子不停地做无规则运动是自发产生的，并不是在外力作用下形成的；而机械运动则是在外力作用下的宏观物体的运动，在判断是机械运动还是分子的热运动时应特别注意区别用机械的方法（如搅拌），或因外力（重力、风力）使物体发生的宏观运动。如风的形成是空气的有规则的运动，属于宏观物体的机械运动，而不是分子的运动；打扫室内卫生时，灰尘在空气中飞舞是宏观物体（灰尘）在外力作用下的机械运动。
（3）分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈；而机械运动的快慢与温度无关，但与所受外力有关。
13.2内能
知识点1、内能
（1）①分子动能：分子在不停地作无规则的运动，同一切运动的物体一样，运动的分子也具有动能。分子由于运动而具有的能叫做分子动能。物体的温度越高分子热运动的速度越大，动能越大。
②分子势能：由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用，因而分子具有势能叫做分子势能。 ③物体的内能：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。单位：焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
（2）从五个方面理解物体的内能
3
①内能是指物体的内能，不是分子的内能，更不能说是个别分子和少数分子所具有的能量，而是物体内部所有分子共同具有的分子动能和分子势能的总和。
②一切物体在任何情况下都具有内能。根据分子动理论可知，一切物体中的分子都在不停地做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体处于何种状态、是何形状、温度是高是低都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能。例如，50℃的水具有内能，0℃的水具有内能，-10℃的冰仍然具有内能，只是对于同样的水，温度降低时其内能减少了而已。
③内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。
④物体的内能可以发生改变，内能发生变化时，物体的表现方式有温度改变和物态改变两种。 ⑤内能是不同于机械能的另一种形式的能，机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关。
（4）影响物体内能大小的因素
决定因素 物体的质量 物体内能大小的解释 它反映了物体内部分子数的多少。在其他条件相同的情况下，分子数目越多，分子动能和分子势能的总和越大。例如同样是20℃的一桶水和一杯水，一桶水的内能就比一杯水的内能大的多。所以，同温度、同物态、同一种物质组成的物体的内能与它的质量有关，质量越大，内能就越大；质量越小，内能就越小 物体的温度 它一方面反映了物体内部分子运动的剧烈程度，温度越高，分子平均速度越大，分子动能就越大。另一方面，对于固体和液体，分子平均速度越大，分子偏离平衡位置的距离也越大，也就是热胀冷缩现象，此时物体体积变大，分子势能也变大。所以物体的温度越高，内能越大。 物体的体积 它反映了分子间平均距离的大小，因此分子间距离的大小变化引起分子力大小的变化，从而影响到分子势能的大小，也影响了物体内能的大小。 物质的种类 因为不同物质的分子大小、结构不同，分子间作用力也不同，在温度相同时，它们的分子动能、分子势能也不相同。 物体的物态 物体的物态不同，其分子间的距离不同，相互作用力也不同，分子势能就会不同。因此，物体的物态不同，其内能也不同。例如，100g0℃的冰与100g0℃的水比较，冰熔化成水时需吸收热量，故水的内能更大 知识点2、物体内能的改变 （1）热传递改变物体的内能
条件 方向 过程 结果 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差 由高温物体转移到低温物体或由同一物体的高温部分转移到低温部分 高温物体→放出热量→内能减少→温度降低；低温物体→吸收热量→内能增加→温度升高 不同物体或同一物体的不同部分温度升高 4
实质 内能发生了转移，能的形式并未发生改变 （2）做功改变物体的内能
做功可以改变物体内能，对物体做功，物体的内能会增加；物体对外界做功，物体内能会减少。 （3）热传递和做功的区别
热传递 做功 其他形式的能与内能之间的相互转化过程 物体对外界做功，物体的内能减少 体积膨胀等 装着开水的暖水瓶内的水蒸气将瓶盖顶起来，水蒸气的内能减少 外界对物体做功，物体的内能增加 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、拧弯物体 实质 内能的转移过程 条件 不同的物体或物体的不同部分之间存在温度差 方式（方法） 热传导、热对流、热辐射 举例 烧红的铁块放入冷水中，内能从高温铁块转移到低温的水，铁块的内能减少，水的内能增加 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折细金属丝 （4）做功和热传递在改变物体内能上是等效的
改变物体内能的途径有两个：做功和热传递。一个物体内能的改变，可以通过做功的方式，也可以通过热传递的方式来实现，即做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
知识点3、热量
（1）定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量用符号Q表示。
（2）单位：热量和功都可以用来量度物体内能的改变，所用的单位相同，功的单位是焦耳，热量的单位也是焦耳，内能的单位也是焦耳，符号是J。
（3）理解热量的概念应注意以下三点
①热量是内能转移多少的量度，是一个过程量，可以用“吸收”或“放出”来表述
②物体放出了多少热量，内能就减少多少；物体吸收了多少热量，内能就增加多少。但要注意，内能减少或增加并不只与放出或吸收热量有关，做功也可以改变物体的内能。
③热量的多少与物体能量（内能）的多少、物体温度的高低没有关系。
（4）温度、热量、内能是热学中的三个基本物理量，应正确理解三者之间的区别与联系。
定义温度 宏观上：表示物体的冷热程度。微观上：反热量 在热传递过程中，传递能量的多少 过程量 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 状态量 不同 应物体内大量分子无规则运动的剧烈程度 量的性质 状态量 5