分子動(dòng)力學(xué)理論、熱能和比熱容是熱科學(xué)的支柱。 掌握它基本上就是掌握熱科學(xué)。 好了，話不多說(shuō)，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一下吧！
知識(shí)點(diǎn)部分
分子動(dòng)力學(xué)理論
1、擴(kuò)散：一種物質(zhì)由于分子運(yùn)動(dòng)而逐漸進(jìn)入另一種物質(zhì)的現(xiàn)象。 擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子不斷地進(jìn)行不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)； 分子之間有間隙。
擴(kuò)散發(fā)生的速度與物質(zhì)本身及其溫度有關(guān)。 擴(kuò)散只能發(fā)生在相互接觸的不同物質(zhì)之間。
2. 分子運(yùn)動(dòng)
分子運(yùn)動(dòng)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的區(qū)別：取決于運(yùn)動(dòng)的物體是宏觀物體還是微觀分子。
(1)分子間的吸引力和斥力都隨著分子距離的增大而減小，隨著分子距離的減小而增大：當(dāng)分子距離等于分子間的平衡距離時(shí)，分子間的吸引力等于斥力； 當(dāng)分子距離大于分子間平衡距離時(shí)，當(dāng)分子間距離小于分子間平衡距離時(shí)，分子間力主要是排斥力，即排斥力大于吸引力。 固體和液體難以壓縮，因?yàn)榉肿又g的排斥力起著主要作用。
當(dāng)分子間距離大于分子間平衡距離的10倍時(shí)，分子間作用力非常弱，可以忽略不計(jì)。
(2)固體分子間距離小，分子間作用力大，因此能保持一定的形狀和體積。 液體分子間的作用力比固體小，因此液體有一定的體積，沒(méi)有一定的形狀，有流動(dòng)性，不易壓縮。 氣體分子間的距離很大，分子間的作用力很小，因此氣體不具有一定的體積或形狀。
氣體、液體、固體三種物質(zhì)狀態(tài)的區(qū)別在于分子之間的相互作用以及三種狀態(tài)下分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同。
3、分子動(dòng)力學(xué)理論基本內(nèi)容：
物體是由大量的分子組成的； 分子不斷地不規(guī)則地運(yùn)動(dòng)； 分子之間存在引力和排斥力。
分子不斷地?zé)o規(guī)律地運(yùn)動(dòng)——因此分子具有動(dòng)能；
分子之間存在間隙，分子之間存在相互作用——因此分子具有勢(shì)能。
1、溫度：表示物體的冷熱程度，是分子運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的標(biāo)志。
熱運(yùn)動(dòng)：物體內(nèi)部大量分子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
2、內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能的總和。 所有物體在任何情況下都具有內(nèi)能。
內(nèi)能的特點(diǎn)：
(1)內(nèi)能是物體的內(nèi)能。 它不是由單個(gè)分子或少數(shù)分子所擁有。 它是物體中所有分子的動(dòng)能和分子間相互作用勢(shì)能的總和。 因此，單純考慮分子的動(dòng)能和勢(shì)能是沒(méi)有用的。 有意義的。
（2）內(nèi)能與溫度、質(zhì)量（即物體內(nèi)部分子的數(shù)量）、體積、狀態(tài)有關(guān)，而與物體是否運(yùn)動(dòng)、速度、高度無(wú)關(guān)。被解除。
(3)內(nèi)能不可測(cè)，即物體內(nèi)能的具體數(shù)值無(wú)法準(zhǔn)確得知。
改變內(nèi)能的方法：
（一）做好工作。 本質(zhì)：內(nèi)能與其他形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。 其他形式的能量可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 條件：外界對(duì)物體做功或者物體對(duì)外界做功。 方式：內(nèi)能增加——壓縮體積、摩擦生熱、鍛造、扭轉(zhuǎn)、彎曲； 內(nèi)能減少——?dú)怏w膨脹、爆炸。
(2)傳熱。 本質(zhì)：內(nèi)能從一個(gè)物體到另一個(gè)物體的直接傳遞，即內(nèi)能從高溫物體傳遞到低溫物體。 條件：不同物體之間或同一物體不同部位之間存在溫差。 方式：導(dǎo)熱、固體； 熱對(duì)流、液體和氣體； 熱輻射，無(wú)需介質(zhì)。
兩個(gè)物體之間的溫差越大，它們吸收或釋放熱量的速度就越快。
3、熱量：熱傳遞是內(nèi)能的傳遞，傳遞的內(nèi)能的量稱為熱量。 現(xiàn)代社會(huì)，人類使用的大部分能源仍然來(lái)自于各種燃料的燃燒。
熱值：某種質(zhì)量為m的燃料完全燃燒放出的熱量為Q，則Q：m即為該燃料的熱值。 對(duì)于某種燃料，它是某個(gè)值。
熱值特點(diǎn)：
(1)熱值僅與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、形狀、完全燃燒或放出的熱量無(wú)關(guān)。
(2)熱值是燃料本身的一個(gè)特性，它反映了不同燃料在燃燒過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能力，即燃料在燃燒時(shí)釋放能量的能力。
(3)并非所有物質(zhì)都有熱值，例如石頭、鋼鐵等。熱值只是燃料的固有屬性。
4、燃料燃燒
燃料燃燒時(shí)放出熱量的公式：Q=mq或Vq。
燃料燃燒時(shí)釋放的熱量受三個(gè)因素影響：熱值、質(zhì)量或體積、燃燒完全程度。
燃料不完全燃燒的危害：浪費(fèi)資源或能源、污染環(huán)境。
比熱容
比熱容：質(zhì)量為m的某種物質(zhì)吸收或放出熱量Q，溫度升高或降低⊿t，則Q：m⊿t為該物質(zhì)的比熱容。
比熱容只與物質(zhì)的種類和狀態(tài)，即物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度升降的多少、吸收的熱量無(wú)關(guān)。或釋放。
不同物質(zhì)的比熱容一般是不同的（冰和煤油除外）。 相同物質(zhì)在相同狀態(tài)下的比熱容相同，即Q:m⊿t的值是恒定的。 因此，比熱容與密度一樣，可以用來(lái)識(shí)別物質(zhì)。
液體的比熱容一般大于固體，固體非金屬的比熱容一般大于金屬。
比熱容的大小：首先，它反映了物質(zhì)吸熱或放熱的能力，即比熱容是表示物質(zhì)吸熱或放熱能力的物理量。 比熱容大的物質(zhì)，在相同溫度上升或下降時(shí)，吸收或放出的熱量較多，因此比熱容較大的物質(zhì)，吸收或放出熱量的能力較強(qiáng)； 二是反映物質(zhì)吸熱或放熱后溫度變化的難易程度。 比熱容大的物質(zhì)吸收或釋放相同的熱量，溫度變化較小，因此比熱容大的物質(zhì)的溫度較小。 改變更難。
水比熱容大的特點(diǎn)的應(yīng)用：
1.一定質(zhì)量的水，升高或降低一定的溫度，吸收或釋放更多的熱量——用水加熱或作為冷卻劑或散熱劑。
2、一定質(zhì)量的水吸收或釋放一定量的熱量，溫度升高或降低幅度較小——調(diào)節(jié)氣候。
沿海地區(qū)：白天有海陸風(fēng)； 晚上有陸風(fēng)和海風(fēng)。
早上穿皮大衣，下午披紗，圍著火爐吃西瓜。
物體吸收或釋放熱量的多少，或者說(shuō)其吸收或釋放熱量能力的大小，與物質(zhì)的種類（即比熱容c）、質(zhì)量m和溫度的變化⊿t有關(guān)。
排除熱量損失，有熱平衡方程：Q吸收=Q釋放。 該公式適用于同一狀態(tài)下吸熱或放熱的計(jì)算。 如果物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化，比熱容就會(huì)發(fā)生變化。 這時(shí)就不能用上面的公式來(lái)計(jì)算整個(gè)過(guò)程中吸收或釋放的熱量了。 比如0。C的水變成0。C的冰，這就是凝固放熱過(guò)程。 溫度不變，其放熱量不能用Q=cm⊿t計(jì)算。 有一種特殊的凝固放熱計(jì)算方法，即“一次釋放，多次吸收”公式：Q釋放=Q吸1+Q吸2+Q吸3+…+Q吸n。 例如，將燒紅的鐵放入容器中的水中，則：Q鐵釋放量=Q吸水量+Q體積吸收量。
解決典型比熱容問(wèn)題的方法：圖像法； 控制變量法； 比例法。
溫度、內(nèi)能和熱量的綜合視圖
1、溫度、內(nèi)能、熱量之間的關(guān)系：
溫度和內(nèi)能：當(dāng)物體的溫度改變時(shí)，內(nèi)能必然改變； 當(dāng)物體的內(nèi)能發(fā)生變化時(shí)溫度與內(nèi)能，溫度不一定會(huì)發(fā)生變化，如水的沸騰、晶體的熔化和凝固。
熱與內(nèi)能：當(dāng)物體吸收或放出熱量時(shí)，物體的內(nèi)能一定會(huì)增加或減少； 物體的內(nèi)能增加或減少，不一定是因?yàn)槲矬w吸收或釋放熱量，也可能是由于做功引起的。
溫度和熱量：物體的溫度變化，可能是由于吸收或釋放熱量引起的，也可能是由于做功引起的； 物體吸熱或放熱時(shí)，溫度不一定升高或降低，如水的沸騰、晶體的熔化和凝固。
2、溫度、內(nèi)能、熱量的說(shuō)明：
溫度是一個(gè)狀態(tài)量，不能說(shuō)是傳遞溫度； 只能說(shuō)是多少，漲多少，或者跌多少。
內(nèi)能是一種狀態(tài)量，可以說(shuō)是存在、占有、包含、變化、轉(zhuǎn)移。
熱量是一個(gè)過(guò)程量，不能說(shuō)具有、擁有或包含； 只能說(shuō)是傳遞、吸收或釋放（釋放）熱量。 熱量的大小是無(wú)法比較的。 熱量的大小或吸收和釋放熱量的多少與物體內(nèi)能量的多少和溫度的高低無(wú)關(guān)。 “傳熱”中的“熱”首先肯定是指內(nèi)能。 同時(shí)，由于只有傳熱過(guò)程中傳遞的內(nèi)能才稱為熱，所以“傳熱”中的“熱”也可以指熱量。
3、木塊從斜面頂部勻速滑向斜面底部。 在這個(gè)過(guò)程中，木塊的動(dòng)能保持不變，重力勢(shì)能減小，因此機(jī)械能減小。 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此內(nèi)能增加。
4、兩個(gè)物體之間進(jìn)行傳熱的條件是：
A.它們的內(nèi)能不同；
B、它們的溫度不同；
C. 他們必須互相接觸；
D. 它們具有不同的熱量。
5、“功”和“熱”都可以用來(lái)測(cè)量物體內(nèi)能的變化。 即物體內(nèi)能的變化可以通過(guò)吸收或釋放的熱量來(lái)衡量，也可以通過(guò)外界對(duì)物體做的功或物體對(duì)外界做的功來(lái)衡量。
在傳熱過(guò)程中，物體內(nèi)能的變化不能用功來(lái)衡量，只能用熱量來(lái)衡量。
6、判斷（1）：物體做功時(shí)，物體的內(nèi)能一定會(huì)增加
一是物體“被”做功，所獲得的“功”可能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能量。 如果轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能就會(huì)增加； 如果轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，就會(huì)體現(xiàn)為速度。 例如，如果你用手向上舉起一個(gè)重物，那么你的手對(duì)重物所做的功就轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和重力勢(shì)能，即轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 其次，做功的物體“存在”在做功的同時(shí)，也在向外界傳遞熱量，因此內(nèi)能不一定會(huì)增加。
判斷（2）：物體對(duì)外做功時(shí)，物體的內(nèi)能必然減小
首先，物體所擁有的能量不僅僅是內(nèi)能。 當(dāng)物體對(duì)外做功時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，其自身內(nèi)部的能量不一定會(huì)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，但也可能會(huì)減少其他形式的能量。 例如，當(dāng)河水對(duì)渦輪機(jī)做功時(shí)，河水的機(jī)械能傳遞給渦輪機(jī)，而河水的內(nèi)能并沒(méi)有減少。 又如：一個(gè)物體有一個(gè)初速度，在粗糙的表面上相對(duì)另一個(gè)物體向前運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能會(huì)減少，內(nèi)能會(huì)增加（摩擦生熱）。 其次，如果它在對(duì)外做功時(shí)吸熱，并且吸收的熱量大于因?qū)ν庾龉Χ鴾p少的內(nèi)能，則它將抵消因?qū)ν庾龉Χ鴾p少的內(nèi)能，所以內(nèi)能不一定會(huì)減少。
練習(xí)練習(xí)
1.多項(xiàng)選擇題
1.關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.只有氣體和液體才能擴(kuò)散
B. 擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子非常小
C、氣體、液體、固體都會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，其中以氣體擴(kuò)散最為顯著。
D.擴(kuò)散現(xiàn)象使人們可以直接看到分子的運(yùn)動(dòng)
2、將裝有空氣的瓶子倒放在裝有棕色二氧化氮?dú)怏w的瓶子上，先用玻璃將瓶口隔開(kāi)。 當(dāng)取下它們之間的玻璃片時(shí)，可以看到棕色的二氧化氮?dú)怏w的顏色逐漸變淺，最后兩個(gè)瓶子里的氣體顏色變得一模一樣。 為什么是這樣？
A.二氧化氮比空氣密度大
B.兩種氣體之間形成對(duì)流
C.二氧化氮分子非常小
D.氣體分子不斷運(yùn)動(dòng)
3. 固體、液體、氣體分子間距離從小到大的順序是（ ）
A. 固體、液體、氣體 B. 氣體、液體、固體
C. 固體、氣體、液體 D. 液體、固體、氣體
4、在煤炭堆放時(shí)間較長(zhǎng)的地方，如果剝?nèi)ヒ粚油粒梢钥吹絻?nèi)層還是黑色的。 這種現(xiàn)象是（ ）
A. 蒸發(fā)現(xiàn)象 B. 擴(kuò)散現(xiàn)象
C.升華現(xiàn)象 D.凝固現(xiàn)象
5、寒冷的冬夜，很多人喜歡在睡覺(jué)前用熱水泡腳。 在此過(guò)程中，足部?jī)?nèi)能的變化為（ ）
A. 減少 B. 無(wú)變化 C. 增加 D. 無(wú)法確定
6. 下列現(xiàn)象中，能說(shuō)明分子不斷無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的是（ ）
A. 毛毛細(xì)雨從天而降
B、做飯的時(shí)候，滿屋子都是香味
C. 掃地時(shí)灰塵上升
D.擦黑板時(shí)，粉筆灰在空氣中飛揚(yáng)
7. 關(guān)于分子間的作用力，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A. 分子之間存在平衡位置。 在這個(gè)位置，分子之間既沒(méi)有吸引力，也沒(méi)有排斥力。
B. 物體被壓縮時(shí)，分子間僅存在斥力
C.當(dāng)物體被拉伸時(shí)，分子之間僅存在重力
D、分子間的斥力和吸引力總是同時(shí)存在和同時(shí)消失。
8. 鋼棒難以壓縮和伸長(zhǎng)。 原因是 （ ）
A. 分子太多
B、分子間沒(méi)有間隙
C、分子間存在吸引力和排斥力
D、分子不斷運(yùn)動(dòng)
9. 混合 10ml 水和 10ml 酒精。 混合后水和酒精的總體積小于20ml。 這是因?yàn)?（ ）
A、分子間存在間隙
B、分子間存在斥力
C.分子間存在相互作用的引力
D.分子不斷地不規(guī)則地運(yùn)動(dòng)
10.下列關(guān)于物體內(nèi)能的說(shuō)法正確的是（ ）
A、靜止的物體沒(méi)有動(dòng)能，但有內(nèi)能
B、內(nèi)能與溫度有關(guān)，所以0℃的水沒(méi)有內(nèi)能。
C.物體的速度越大，其內(nèi)能越大。
D. 溫度較高的物體一定比溫度較低的物體具有更大的內(nèi)能。
11. 將玻璃板放入水中。 取出來(lái)后溫度與內(nèi)能，玻璃板上會(huì)粘有一些水。 下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.水蒸氣在玻璃上液化成小水滴
B、快速取下玻璃，就不會(huì)出現(xiàn)水了
C.水?dāng)U散到玻璃中
D、分子間的吸引力
12、下列情況下比熱容會(huì)發(fā)生變化（ ）
A. 倒入半杯水 B. 水凝結(jié)成冰
C. 一塊鐵被加工成鐵屑 D. 15℃的水變成45℃的水
13、水的比熱容很大。 人們常常利用這一特性來(lái)服務(wù)于自己的生活和生產(chǎn)。 下列例子中，與該特性無(wú)關(guān)的有（ ）
A、讓流動(dòng)的熱水流過(guò)散熱器進(jìn)行采暖
B、冬季，夜間向稻田放水，防止秧苗凍死。
C、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水冷卻
D. 在較大河流上修建水電站，利用水力發(fā)電
2. 填空
14、物質(zhì)是由____組成的，所有物質(zhì)的分子都在不斷地做著_____； 這種不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱為分子_____，分子之間存在____和____相互作用。
15. 將紅墨水滴入一杯冷水中，不要攪拌。 一段時(shí)間后，水就會(huì)全部變成紅色。 這是一個(gè)現(xiàn)象。 它說(shuō)明一切物體的分子都是____，也說(shuō)明分子之間存在____。 如果將紅墨水滴入一杯熱水中，水很快就會(huì)變成紅色，這是另一個(gè)例子。
16.物體內(nèi)部所有分子進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的____和____的總和，稱為該物體的內(nèi)能。 要增加物體的內(nèi)能，可以使用兩種方法：____和____。 冬天，手冷時(shí)，可以拿著??熱水袋取暖，也可以雙手搓熱取暖。 前者用____方法改變內(nèi)能，后者用____方法改變內(nèi)能。
17. 發(fā)生熱傳遞的條件是：兩個(gè)物體之間或同一物體的不同部分之間存在____。 在傳熱過(guò)程中，能量從____物體傳遞到____物體，或從物體的____部分傳遞。 轉(zhuǎn)到____部分并繼續(xù)直到____。
18、傳熱過(guò)程中，所傳遞的____的量稱為熱量。 熱量的單位是____。 在傳熱過(guò)程中，高溫物體____的內(nèi)能稱為_(kāi)___熱，低溫物體____的內(nèi)能稱為_(kāi)___熱。
19、如圖所示，先將一小團(tuán)棉花放入裝有活塞的厚壁玻璃缸內(nèi)，然后快速按下活塞，缸內(nèi)的棉花就會(huì)燃燒。 對(duì)這種現(xiàn)象的解釋是，活塞壓縮了玻璃缸內(nèi)的空氣，____缸內(nèi)的空氣，增加了空氣的濃度，溫度升高，達(dá)到棉花的著火點(diǎn)時(shí)燃燒。
20、對(duì)于同一物質(zhì)，物體吸收的熱量與物體的____有關(guān)，與物體的高度____有關(guān)。 當(dāng)不同物質(zhì)具有相同質(zhì)量和相同溫升時(shí)，吸收的熱量為_(kāi)___。 一定質(zhì)量的物質(zhì)在溫度升高時(shí)吸收的熱量與其質(zhì)量與升高溫度的乘積之比，稱為該物質(zhì)的比熱容。 比熱容用符號(hào)____表示，單位為_(kāi)___。 比熱容是物質(zhì)的一種性質(zhì)，不同的物質(zhì)一般具有不同的比熱容。 砂石的比熱容為0.92×103J/(kg·℃)，其物理意義為_(kāi)___。
21、用細(xì)鐵絲綁住表面潔凈的玻璃板，然后掛在彈簧測(cè)力計(jì)下方。 握住彈簧測(cè)力計(jì)的上端，慢慢降低玻璃板，使其剛好接觸一盆水的表面。 ，然后慢慢抬起彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)會(huì)（填寫“變大”、“變小”或“不變”），這說(shuō)明___。
3.簡(jiǎn)答題
22、沿海地區(qū)晝夜溫差較小，但內(nèi)陸沙漠地區(qū)，晝夜溫差較大。 造成這種現(xiàn)象的主要原因是什么？
23、據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)最大水電站三峽水電站建成后，三峽庫(kù)區(qū)氣溫將受到一定影響：夏季氣溫將下降2℃左右與原來(lái)相比，冬季氣溫將比原來(lái)升高2℃。 您能解釋一下造成這種現(xiàn)象的原因嗎？
4. 計(jì)算題
24. 一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器含有20公斤25OC的水。 在陽(yáng)光照射下水溫升至55℃。 計(jì)算水吸收了多少熱量？ (C水=4.2×103J/(kg.OC)
25. 鍋爐每天將 3 噸水加熱至 100°C。 它需要吸收的熱量是1.008×109J的熱量。 求：水的初始溫度是多少？ (C水=4.2×103J/(kg.OC)