第29讲 分子热运动 内能
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考点1 分子动理论
(1)分子间有间隙：物质是由分子组成的，组成物质的分子之间存在间隙，如将一定体积的水和酒精混合，则混合后的体积比原来水和酒精的体积之和要小，就是因为水和酒精中的分子间存在间隙，混合后水分子和酒精分子彼此进入对方中去，所以总体积要变小。
(2)分子在不停地运动：一切物质内的分子都在永不停息地运动着。①扩散现象：不同物质相互接触时，彼此进入对方中去的现象叫扩散现象。②扩散现象既证明了组成物质的分子间存在着间隙，又证明了组成物质的分子是运动的。③温度越高，扩散现象越明显，说明分子运动越剧烈，因此分子运动的速度与温度有关，温度越高，分子运动的速度越大。
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力：物体很难被压缩，说明分子间存在着斥力；物体很难被拉伸，说明分子间存在着引力。组成物质的分子间的引力和斥力是同时存在的。
(4)分子动理论：①物质是由分子组成的，分子非常小，物体内分子的数目非常多；②组成物质的分子在永不停息地运动着；③分子间存在着相互作用的引力和斥力。
(5)分子间的作用力与物质的状态：①固体：分子间的作用力较强，因而固体有一定的体积和形状。②液体：分子间的作用力较弱，因而液体没有确定的形状，但有一定的体积。③气体：分子间的作用力非常弱，几乎为零，气体分子能沿各个方向运动，因而气体既没有确定的形状，也无一定的体积。
考点2 内能
(1)内能的概念
物体内部所有分子无规则运动的动能与分子势能的总和。
温度升高，物体的内能增大，温度降低，物体的内能减少。
内能与机械能的区别：
①内能与分子热运动和分子间相互作用有关；机械能与整个物体的机械运动情况有关，它们是两种不同形式的能量。②一切物体都有内能，但不是所有的物体都具有机械能。
(2)改变物体内能的两种方法
①做功可以改变物体的内能
外界对物体做功，物体内能增加，温度升高；物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低。可以用做功来量度物体内能的变化。
做功改变物体内能的实质是内能和其他形式能之间的相互转化。
②热传递可以改变物体的内能
物体吸收热量，其内能增加；物体放出热量，其内能减少。
可以用吸放热量的多少来量度物体内能的变化。
热传递改变物体内能的实质是内能在物体间的转移，能的形式不变。
(3)做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
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1．栀子花开的时候，校园里到处都闻得到栀子花的清香，这是一种扩散现象。以下分析错误的是( )。
A．扩散现象只发生在气体、液体之间 B．扩散现象说明分子在不停地做无规则运动
C．温度越高时扩散现象越剧烈 D．扩散现象说明分子间存在着间隙
2．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．对物体做功，物体的温度一定升高
3．下列现象中，通过热传递改变物体内能的是( )。
A．用锯锯木头 B．热水中放入冰块，水温下降
C．两手相互摩擦，手发热 D．用砂轮磨菜刀，菜刀的温度升高
4．将体积分别为V1、V2的水和酒精混合，发现混合后液体的总体积V______V1＋V2(选填“＜”“＝”或“＞”)，这一实验表明液体分子间有______。
5．“神舟”七号的成功发射是我国航天事业的又一壮举，飞船被火箭从发射塔推向高空，这是利用内能________；火箭升空的瞬间，塔下大水池里的水由于________，内能增加，迅速升温沸腾。
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分子运动的判断方法
由于分子太小，我们无法通过肉眼直接观察其运动情况，但我们可以通过大量的宏观现象，间接地证实分子是运动的。如在墙角堆煤，过一段时间，墙壁表面和靠近表面的浅层都变黑了；在一杯水里滴入一滴红墨水，过一会整杯水都变红了；将一个装有空气的瓶子倒放在装有密度较大的红棕色二氧化氮气体的瓶子上，抽掉两瓶间的玻璃板后，两瓶气体混合在一起，颜色变得均匀。以上三种现象，都是相互接触的两种不同物质彼此进入对方的现象。物理上把这种现象叫做扩散现象，扩散现象有力地证明了分子在永不停息地做无规则运动。
物体内部大量分子的无规则运动是微观粒子的一种运动，它与宏观物体的运动是两种不同性质的运动，宏观物体由于受到各种外力的作用，它的运动有一定的规律，一般我们能看见。如空气的流动，它属于机械运动，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在外力作用下的机械运动；一滴墨水落入水中形成的一长串墨迹，主要是墨水滴在重力作用下运动的轨迹，也是机械运动的结果。
【例题】 我们的家乡芜湖四季如画。下列景象中，能说明分子在永不停息地运动的是( )。
A．初春的镜湖柳絮飞扬 B．盛夏的陶辛荷花飘香
C．深秋的赭山落叶飘零 D．寒冬的长江烟波浩淼
解析：选项A、C、D所描述的是物体的机械运动，而不是分子的运动。只有选项B说明分子在永不停息地做无规则运动。
答案：B
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解决此类问题，不要把可见的微小物体当成分子，也不要把微小物体的机械运动当成分子运动。
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1．(2018·江苏扬州中考)下列现象中，能说明分子在做无规则运动的是( )。
A．春天柳枝摇曳 B．夏天荷花飘香 C．秋天落叶飞舞 D．冬天瑞雪飘飘
2．(2018·四川成都中考)分别在冷水和热水中同时滴入一滴墨水，5 s后的现象如图所示，该现象说明( )。
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A．只有热水中的分子在做热运动
B．热水有内能，冷水没有内能
C．温度越高，分子运动越剧烈
D．扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生
3．(2018·山西中考)用酒精灯给试管加热，如图所示，关于试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是( )。
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A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同
D．试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
4．(2018·甘肃兰州中考)在刚刚装修好的房间内，能闻到强烈的甲醛气味，这是由于甲醛分子________造成的。研究表明吸入或接触甲醛会对人体造成多种危害，因此应尽量避免吸入或接触甲醛。
5．(2018·山东烟台中考)从物理学角度看，如图所示的情景说明___________________。
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6．(2018·山东济宁中考)各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。
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1．分子动理论是从微观角度看待宏观现象的基本理论。以下现象，能用分子动理论进行解释的是( )。
A．风的形成 B．烟从烟囱中冒出
C．用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小物体 D．离花园较远处就能闻到花香
2．如图所示，小明同学嗅到瓶中醋的气味，这是因为( )。
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A．分子在永不停息地运动 B．分子间有间隙
C．分子间存在斥力 D．分子间存在引力
3．下列关于内能的说法，正确的是( )。
A．0 ℃的冰块内能为零
B．温度低的物体一定比温度高的物体内能小
C．运动的物体一定比静止的物体内能大
D．物体的温度升高，内能一定增加
4．下列生活情景中，通过做功来改变物体内能的是( )。
A．金属汤勺放在热汤中，温度升高 B．冬季人们常用热水袋取暖
C．食品放在冰箱中，温度降低 D．铁丝被反复弯折，弯折处发热
5．关于温度、热量和内能的说法中不正确的是( )。
A．0 ℃的冰块也有内能
B．温度高的物体，内能一定大
C．物体吸收热量，温度不一定升高 D．铁块吸收热量，内能一定增大
6．用如图所示的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是______(选填“A”或“B”)瓶。根据__________现象可知气体发生了扩散。扩散现象说明气体分子_____。若实验温度分别为①0 ℃，②4 ℃，③20 ℃，④30 ℃。则在______温度下(填序号)气体扩散最快。
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7．如图所示，火柴头在火柴盒上轻轻划过就能擦燃，从能量转化的角度讲，是将________能转化为________能，这是通过________的方式实现的。
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8．改变内能有不同的方式，图甲是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，当迅速压下活塞时，可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过______________方式使玻璃筒内的空气______增加，温度升高，达到棉花的燃点，使棉花燃烧。图乙是通过______方式把试管里的水加热至沸腾。
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9．如图所示，不旋转的铝件在强大压力作用下顶住高速旋转的铜件，通过______使两者接触处温度急剧升高，内能增大，这样铜和铝接触处的分子相互渗透，由于分子间存在_______力的作用，从而使两者紧密结合在一起，这就是先进的“旋转焊接”技术。
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10．根据图中提供的信息回答下列问题。
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(1)问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？
回答：________________________________________________________________；
(2)问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？
回答：________________________________________________________________；
(3)提出一个与物态变化有关的问题并回答。
问题：________________________________________________________________?
回答：________________________________________________________________。
参考答案
基础自主导学
自主测试
1．A 2.C 3.B
4．答案：＜ 间隙
5．答案：做功 吸收热量
知能优化训练
中考回顾
1．B 2.C 3.B
4．答案：无规则运动
5．答案：做功可以改变物体的内能(或摩擦可以生热)
解析：改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。寒冷的冬天，用力搓手可以将机械能转化为内能，即摩擦生热，是通过做功改变了物体的内能。
6．答案：电能转化为内能 钻木取火
解析：各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，用电熨斗熨烫衣服是将电能转化为内能；在中国古代，钻木取火的过程是将机械能转化为内能。
模拟预测
1．D 风的形成是空气流动的结果，属于机械运动，选项A错；烟从烟囱中冒出，是机械运动，选项B错；用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引轻小物体，是因为橡胶棒带了电，能够吸引轻小物体，选项C错；离花园较远处就能闻到花香，是扩散现象，是分子无规则运动的结果。
2．A
3．D 任何物体都具有内能；内能是所有分子的动能、势能总和，温度高的物体内能不一定大，物体动能与物体内能是两种不同形式的能量；物体温度升高，分子平均动能增大、内能增大。
4．D
5．B 一切物体都具有内能；内能是分子动能与分子势能的总和，温度高，分子动能大，但内能不一定大；晶体熔化时吸热不升温；铁块吸热，内能增大。
6．答案：B 红棕色气体进入A瓶中 永不停息地做无规则运动 ④
解析：二氧化氮的密度比空气的密度大，为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的瓶子应放在下面。温度越高，扩散越快。
7．答案：机械 内 做功
8．答案：做功 内能 热传递
9．答案：做功 引
解析：在旋转过程中，铝件和铜件都要克服摩擦力做功，使二者的内能增加，温度升高，二者分子活动加剧，在分子之间引力的作用下，使两者紧密结合在一起。
10．答案：(1)由于塞子具有惯性
(2)内能转化为动能
(3)塞子冲出试管口后，“白气”是如何形成的？水蒸气液化形成的
解析：塞子冲出试管后继续向前运动，是由于塞子具有惯性；塞子被推出的过程中，内能转化为动能；提出的问题只要合理即可。
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