初中人教版（2024）第十三章 内能第3节 内能课文ppt课件

这是一份初中人教版（2024）第十三章 内能第3节 内能课文ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了本章知识框架，热量比热容，热量与比热容，热量计算公式，分子动理论的初步知识，内能的概念，改变内能的两种方式，热传递，本章核心公式总结，本章重要实验回顾等内容，欢迎下载使用。
13.1 热量 比热容
· 比热容表与生活应用
· 改变内能的两种方式
· 热量、比热容、内能
· 分子动理论基本观点
· 扩散现象与分子热运动
· 固液气三态微观特性
· 比较不同物质吸热情况
· 6道练习题完整解析
第十三章 内能 — 复习与提高
热传递 · 热量计算 · 比热容应用
· 热传递过程中传递的热的多少
· 1 g水温度升高1 ℃时吸收的热量
· 水吸收的热量与质量和升高的
· 定义：一定质量的某种物质，温度
升高时吸收的热量与质量和升高的
· 单位：J/(kg·℃)
· 反映物质自身性质的物理量
c — 比热容 | Q — 热量 | m — 质量 | Δt — 温度变化量
常见物质比热容与生活应用
表13.1-1 一些物质的比热容
比热容 c/[J·(kg·℃)⁻¹]
水的比热容大 → 应用
· 海边昼夜温差比沙漠小
· 北方暖气用水作介质
· 生物体内水比例高，
· 大气中CO₂吸收地表热辐射
· 适度温室效应维持生命环境
· 过度温室效应导致全球变暖
质量相等的不同物质，吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较小。
水的比热容是沙子的4倍多 → 调节温度能力强
物体温度升高时吸收的热量
Q吸 — 吸收的热量（J）
c — 比热容 [J/(kg·℃)]
t — 末温（℃） t₀ — 初温（℃）
物体温度降低时放出的热量
Q放 — 放出的热量（J）
t₀ — 初温（℃） t — 末温（℃）
物质构成 · 分子热运动 · 分子间作用力
物质的构成与分子热运动
· 物质由分子、原子等构成
· 分子直径约10⁻¹⁰m
· 电子显微镜可观察分子
· 在热学问题中，分子和
· 德谟克利特：原子论
· 扩散现象：不同物质互相
· 气体扩散：NO₂与空气
· 液体扩散：硫酸铜溶液
· 固体扩散：铅片与金片
（5年互相渗入约1mm）
· 一切分子都在不停做无
规则运动（分子热运动）
温度与分子热运动的关系
· 分子运动越剧烈 → 物体温度越高
· 墨水扩散实验：热水中的墨水扩散更快 → 温度越高，扩散越快
· 气球放入液氮中变扁平 → 分子热运动急剧减弱，空气变成液体
13.2 分子动理论的初步知识
分子间作用力与物质三态
· 分子间同时存在引力和斥力
· 铅柱实验：两铅柱压紧后
· 压缩固体困难 → 分子间斥力
· 固体拉伸困难 → 分子间引力
· 分子相距很远时，作用力可忽略
（气体分子间几乎无作用力）
距离很小 → 作用力表现为斥力
距离适中 → 引力与斥力平衡
距离较大 → 作用力表现为引力
距离很远 → 作用力十分微弱
分子间存在间隙 → 扩散现象
（物体分子不是紧密挤在一起）
固、液、气三态微观与宏观特性对比
内能概念 · 热传递 · 做功改变内能
· 分子动能：运动的分子具有
动能，温度越高动能越大
· 分子势能：分子间相互作用力
导致的势能（类似弹簧形变）
· 内能 = 所有分子热运动动能
· 一切物体都具有内能！
炙热的铁水有内能；冰冷的冰块也有内能
· 与整个物体的机械运动有关
· 包括动能、重力势能等
· 可以为零（静止在地面）
· 与物体内部分子热运动和
· 分子永不停息运动 → 内能
· 高温物体 → 放出热量 → 内能减少
· 低温物体 → 吸收热量 → 内能增加
· 物体吸/放热量越多，内能改变越大
· 发烧时用冷毛巾降温
· 烧热的工件放入冷水
· 压缩气体做功 → 气体内能增加
· 气体膨胀对外做功 → 内能减少
· 压缩空气点火：活塞压缩气体
做功 → 空气内能增加 → 温度升高
→ 达到脱脂棉燃点 → 燃烧
· 瓶塞跳起：气体膨胀对外做功
→ 内能减少 → 温度降低
→ 水蒸气液化 → 白雾
热传递和做功在改变物体内能上是等效的
c：比热容 [J/(kg·℃)] | Q：热量（J） | m：质量（kg） | Δt：温度变化量（℃）
t：末温（℃） | t₀：初温（℃）
t₀：初温（℃） | t：末温（℃）
求比热容：c = Q / (m·Δt)
求温度变化：Δt = Q / (cm)
求质量：m = Q / (c·Δt)
实验1：比较不同物质吸热情况
· 相同电加热器加热质量相等的水和食用油
· 升高相同温度，比较加热时间
· 结论：水的比热容比食用油大
· 拓展：用传感器比较（温度-时间图像）
· 控制变量法：质量、初温、加热器相同
· 转换法：加热时间长短反映吸热多少
· 二氧化氮（红棕色，密度比空气大）
· 上方空瓶 + 下方NO₂瓶，抽去玻璃板
· 现象：两瓶气体混合，颜色变均匀
· 结论：气体分子在永不停息做无规则运动
· 液体扩散：硫酸铜溶液与清水界面模糊
· 固体扩散：铅金片紧压5年，渗入1mm
实验3：铅柱间的作用力
· 两个铅柱底面削平、削干净，紧压在一起
· 现象：两铅柱结合，吊20kg重物不分开
· 结论：分子间存在引力
· 补充：压缩固体困难 → 分子间存在斥力
· 玻璃板接触水面后拉起来 → 引力
实验4：做功改变空气的内能
· 实验甲：厚玻璃筒 + 活塞 + 脱脂棉
· 迅速压下活塞 → 压缩气体做功
· 空气内能增加 → 温度升高 → 脱脂棉燃烧
· 实验乙：烧瓶 + 水 + 瓶塞，打气后跳起
· 气体膨胀对外做功 → 内能减少 → 温度降低
· 水蒸气液化 → 瓶内出现白雾
11 mL水大约有20滴，每滴水大约含有2×10²¹个水分子。如果我们1 s数3个水分子，多少年才能数完1 mL水中所含的水分子？
1 mL水 = 20滴，每滴含2×10²¹个分子 → 1 mL水含分子数：N = 20×2×10²¹ = 4×10²²个
每秒数3个 → 需要的时间：t = 4×10²² ÷ 3 ≈ 1.33×10²² s
换算为年：1年≈3.15×10⁷ s → 年数 = 1.33×10²² ÷ 3.15×10⁷ ≈ 4.2×10¹⁴年
在做图13.2-5所示的实验时，测得两个铅柱的接触面积为1.5 cm²，当下方悬挂20 kg的重物时，铅柱仍然未被拉开。请根据实验数据说明，大气压的作用不是铅柱能悬吊重物的主要原因。
大气压产生的压力：F = p₀·S = 1.0×10⁵ Pa × 1.5×10⁻⁴ m² = 15 N
重物的重力：G = mg = 20 kg × 9.8 N/kg = 196 N
∵ 196 N ≫ 15 N ∴ 大气压不是主要原因。主要原因是分子间存在引力。
用相同的电加热器同时加热质量相等的水和另一种液体，二者初温均为20 ℃。一段时间后，测得水的温度为40 ℃，另一种液体的温度为42.1 ℃。另一种液体的比热容是多少？
已知：m水 = m液，Q水 = Q液（相同加热器、相同时间），t₀ = 20℃，t水 = 40℃，t液 = 42.1℃，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)
由 Q = cmΔt，Q水 = Q液 → c水·m·Δt水 = c液·m·Δt液
c液 = c水·Δt水/Δt液 = 4.2×10³ × (40-20)/(42.1-20) = 4.2×10³ × 20/22.1 ≈ 3.8×10³ J/(kg·℃)
答：另一种液体的比热容约为3.8×10³ J/(kg·℃)。
某同学做实验时所用的电加热器1 s内放出的热量为700 J。加热1 min能使200 g的水温度升高多少？
已知：P = 700 J/s，t = 1 min = 60 s，m = 200 g = 0.2 kg，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)
水吸收的热量：Q = P·t = 700 × 60 = 42000 J
由 Q = cmΔt → Δt = Q/(cm) = 42000/(4.2×10³×0.2) = 42000/840 = 50 ℃
答：水的温度升高50 ℃。
地球上海水的总质量约为1.4×10²¹ kg，比热容约为4.2×10³ J/(kg·℃)。如果这些海水温度降低1 ℃，放出的热量约是多少？这些热量约是全球年发电量的多少倍？已知全球年发电量约为1×10²⁰ J。
已知：m = 1.4×10²¹ kg，c = 4.2×10³ J/(kg·℃)，Δt = 1 ℃，全球年发电量 W = 1×10²⁰ J
海水放出的热量：Q放 = cmΔt = 4.2×10³ × 1.4×10²¹ × 1 = 5.88×10²⁴ J
倍数 = Q放/W = 5.88×10²⁴ / 1×10²⁰ = 5.88×10⁴ ≈ 58800倍
答：放出的热量约为5.88×10²⁴ J，约是全球年发电量的58800倍。
图13-1是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时"透火焙干"的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。在你看来，"透火焙干"涉及哪些物理知识？
1. 热传递：巷中生火，火焰的热量通过热传递（热辐射、热对流）传递给砖墙，使砖的温度升高。
2. 热传递改变内能：砖墙吸收热量，内能增加，温度升高。
3. 热传递改变内能：湿纸膜与温度较高的砖墙接触，从砖墙吸收热量，水分温度升高。
4. 蒸发（汽化）：水分吸收热量后温度升高，达到沸点后蒸发变成水蒸气。
5. 分子热运动：温度升高，水分子的热运动加剧，更容易挣脱分子间引力而逸出。
6. 扩散：水蒸气分子扩散到空气中。
7. 比热容：砖墙的比热容较大，能储存较多热量，持续为湿纸膜供热。
答：涉及热传递、改变内能、蒸发（汽化）、分子热运动、扩散、比热容等物理知识。