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第十三章 内能（知识清单）
第1节 分子热运动
一、物质的构成
物质是由大量及其微小的粒子——分子、原子构成的。分子的直径很小，通常以 10 -10 m为单位来
量度，所以物质中都包含大量的分子，如一小水滴中含有约1021个水分子。
二、分子热运动
1. 扩散
（1）不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。扩散的实质是分子（原子）的相互渗入。
（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。
（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快。说明分子无规则运动的快慢跟温度有关，温度越高，
分子无规则运动越剧烈。
（4）气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。气体扩散最
快，液体较快，固体最慢。
2. 分子热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫分子的热运动。
温度越高，分子运动越剧烈，温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。
三、分子间的作用力
1. 分子间不仅存在吸引力，而且还存在排斥力。
（1）当两个分子的距离处于平衡距离时，分子间的引力等于斥力；
（2）当两个分子的距离变大时，分子间的作用力表现为引力；
（3）当两个分子的距离变小时，分子间的作用力表现为斥力。
2. 物质的三种状态与分子间作用力的关系（1）固态分子间距离很小，分子间的作用力很大，只能在平衡位置附近振动。固体很难被压缩和
拉伸，具有一定的体积和形状。
（2）液态分子间距离比固体稍大，作用力较大，既可以振动，也可以移动。液体较难被压缩，具
有一定的体积，没有确定的形状，可以流动。
（3）气态分子间距离很大，分子间力的作用可以忽略，能够自由移动。气体没有一定的体积和形
状，具有流动性，容易被压缩。
第2节 内能
一、内能
1. 内能：
（1）分子动能：构成物质的分子在不停地做热运动，物体内大量分子做无规则热运动所具有的能
称为分子动能。
（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力，所以分子具有势能，叫做分子
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。内能的
单位：焦耳，简称焦，符号J。
2. 影响物体内能大小的因素
（1）温度是影响物体内能的一个重要因素。同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大。
（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的
内能就越大。
（3）物体的内能还和物体的状态（体积）有关。例如0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，
分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变大。
3. 理解物体内能时，要注意：
（1）内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是
物体内部所有分子共同具有的分子动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有
意义的。
（2）任何物体在任何情况下都具有内能。
4. 热量
（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量是能量转移多少的量度，是
一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生热传递，有能量的转移，才能讨论热量问题，离开
热传递谈热量就没有意义。
（2）热量的单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。二、改变物体内能的两种方法
（1）热传递可以改变物体的内能。热传递改变物体的内能，实质上是内能的转移，即内能从一个
物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，没有不同形式能量的相互转化；
（2）做功也可以改变物体的内能。
做功改变物体的内能，实质是能量的转化，是内能与其他形式的能发生了相互转化。
第3节 比热容
一、比热容
1. 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，用符号c 表示。
2. 定义式： 。
3. 单位
焦每千克摄氏度，符号是： J/ （ kg·℃ ） ，是由质量、温度和热量的单位组合而成。
4. 物理意义
表示不同物质的吸热能力（本领）的大小。如水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），表示1kg的水温
度升高1℃吸收的热量是 4.2×10 3 J。
5. 对比热容的理解
（1）比热容是物质的特性之一。物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不
会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固
态、液态和气态）有关，与物质的质量、吸收的热量、温度的变化无关。
（2）不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热容是一个不变的值。如果物质的
状态改变了，比热容的大小往往随之改变，如水变成冰，比热容变小。
（3）单位质量的某种物质，温度降低1 °C所放出的热量，与它温度升高1 °C所吸收的热量相等，
数值上也等于它的比热容。
6. 水的比热容
（1）在常见物质中水的比热容比较大。表明在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。
（2）应用
作散热剂或冷却剂。如汽车发动机用水作冷却剂；如冬天用水作取暖设备的供热介质等。
（3）解释现象
沙漠地区昼夜温差比较大，沿海地区昼夜温差比较小。这是由于水的比热容比较大，一定质量的水与相同质量的沙石相比，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化比较小。
二、热量计算
（1）物质吸热时，热量的计算：Q = cm △ t=cm ( t-t )；
吸 0
（2）物质放热时，热量的计算：Q = cm △ t= cm ( t - t ) 。
放 0
其中：Q 表示吸收的热量，Q 表示放出的热量，单位：焦（J）。
吸 放
c表示比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃）
m表示质量，单位：千克（kg）
△t表示温度的变化量（升高或降低的温度），t—初温、t—末温，单位：℃。
0
本章重要的探究实验
一、分子间有间隙
取一枝长约1m的细玻璃管，注入半管清水，再注入酒精，使液面几乎达到管口，上下几次颠倒玻
璃管，观察玻璃管中的液体体积会变小。
这是酒精与水的混合过程。从微观的角度看，是酒精分子与水分子发生了扩散，这一现象说明水
分子和酒精分子间都有间隙。
分子间有间隙 气体的扩散 分子间有引力
二、扩散现象
（1）在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混
合在一起，最后颜色变得均匀。
（2）在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得
模糊，静待几周后颜色变得均匀。
（3）把磨的很光滑的铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互
相渗入约1mm深。
实验结论：气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动。
三、分子间的作用力
（1）将两个铅块表面磨平，紧压在一起，在下面挂上重物也不能使它们分开。表明物体分子之间
存在引力，是分子间的引力使两个铅块不会散开。（2）向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化。虽然分子
间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力。
结论：分子间存在相互作用的引力和斥力。
四、做功改变物体的内能
（1）压缩气体做功
迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温
度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧。
（2）气体膨胀做功
压缩气体做功 气体膨胀做功
向瓶内打气，压缩瓶内的空气，对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气
的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞。此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其
中水蒸气液化成小水滴，形成“白雾”。
结论：做功可以改变物体的内能。外界对物体做功，物体温度升高，内能增加；物体对外界做功，
物体温度降低，内能减少。
五、比较不同物质的吸热能力
【设计实验】
1. 比较不同物质的吸热情况，可以采用以下两种方案：
（1）使质量相同的不同物质升高相同的温度，比较加热时间的长短，加热时间长的吸热能力强。
（2）将质量相同的不同物质加热相同的时间，比较升高温度的多少，升高温度小的吸热能力强。
2. 实验器材及装置
相同规格的电加热器2个、烧杯2个、温度计2个；天平、停表、水和食用油。
实验装置：3. 实验需测量的物理量
水和食用油的质量m；水和食用油的初温t 和末温t；水和食用油的加热时间。
0
4. 实验方法
（1）控制变量法
实验过程中控制水和食用油的质量不变；加热相同的时间，比较升高的温度或升高相同的温度，
比较加热的时间。
（2）转换法
由于实验过程中，物质吸收热量的多少无法直接测量，我们用给物质加热时间的长短来代替物质
吸收热量的多少。
【进行实验收集证据】
（1）用天平分别称取200g的水和食用油，并把它们装入两个规格相同的烧杯中；
（2）用温度计分别测出水和食用油的初温；
（3）用两个相同规格的电加热器分别给水和食用油加热。
（4）收集证据：
方案一，对水和食用油加热相同的时间，观察并记录温度计的示数；
方案二，使水和食用油升高相同的温度，观察并记录加热所用的时间。
温度变 加热时间/
方案 物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃
化/℃ min
水 200 15 45 30 8
方案一
食用油 200 15 75 60 8
水 200 15 45 30 8
方案二
食用油 200 15 45 30 5
【分析论证】
（1）方案一：对质量相等的水和食用油加热，使它们吸收的热量相同（加热时间相同）食用油升
高的温度比水升高的温度大，这表明相同质量的水和食用油吸收相同的热量时升高的温度不同。
（2）方案二：对质量相等的水和食用油加热，使它们升高相同的温度，水吸收的热量（加热时间
较长）比食用油吸收的热量（加热时间较短）多，这表明相同质量的水和食用油升高的温度相同时吸
收的热量不同。（3）实验结论：
质量相等的不同物质，吸收相同的热量时升高的温度不同；质量相等的不同物质，升高相同的温
度时吸收的热量也不同。这表明不同种类的物质吸热情况不同。
【评估与交流】
（1）实验器材的安装顺序：自下而上（选填“上”或“下”）；
（2）两套装置相同目的：在相同时间内，使液体吸收的热量相同；
（3）控制两种装置相同的量：酒精灯火焰大小、液体的质量和初温；
（4）实验方法：控制变量法和转换法；
（5）两种液体吸收热量能力是通过什么反映的：温度升高值；
（6）实验中不停搅拌液体的目的：使液体上下温度均匀；
（7）使水和煤油的最后温度相同的操作是：给水继续加热；
（8）温度升高相同时，两种液体吸收热量多的是：水；
（9）两种液体吸热能力强的是：水。
