初三物理《内能》思维导图
中心主题：内能
分子动理论 (内能的微观基础)
- 核心观点：
- 物质由分子/原子构成：物质是由大量分子、原子等微粒组成的。
- 分子在永不停息地做无规则运动：
- 现象：扩散现象（如：闻到香水味、墨水在水中散开）。
- 影响因素：温度，温度越高,分子热运动越剧烈。
- 微观解释：分子运动的快慢与温度有关，故称为“热运动”。
- 分子间存在相互作用力：
- 引力：使固体、液体能保持一定的体积。
- 斥力：使分子间不会因为引力而无限靠近。
- 关系：引力和斥力同时存在，当分子间距离等于平衡距离
r₀时，引力和斥力相等；当距离小于r₀时，斥力起主要作用；当距离大于r₀时,引力起主要作用。
- 分子间存在间隙：物质中的分子并不是一个挨一个紧密排列的，分子之间有空隙。（如：50ml水+50ml酒精 < 100ml混合液）
内能 (核心概念)
- 定义：物体内所有分子的热运动动能和分子势能的总和。
- 分子动能：由分子热运动的快慢决定，宏观上表现为温度。
- 分子势能：由分子间的相对位置决定，宏观上表现为物态（固态、液态、气态）。
- 影响因素：
- 温度：同一物体，温度越高，内能越大。（因为分子动能增大）
- 状态/物态：物体质量、温度相同时，气态内能 > 液态内能 > 固态内能。（因为分子势能不同）
- 质量：同种物质、同种状态、温度相同时，质量越大，内能越大。（因为分子数量越多）
- 特点：
- 一切物体，在任何温度下都具有内能。（0℃的冰也有内能）
- 内能是“状态量”：描述物体在某一状态下的能量属性。
温度、热量、内能的区别与联系
| 物理量 | 定义 | 单位 | 影响因素 | 联系 |
|---|---|---|---|---|
| 温度 (T) | 表示物体冷热程度的物理量。 | 摄氏度(℃)、开尔文 | 物体自身的状态 | 温度是内能变化的宏观体现，物体温度升高，其内能一定增加。 |
| 热量 (Q) | 在热传递过程中，转移能量的多少。 | 焦耳 | 过程量，与温度变化有关 | 热量是内能变化的量度，物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。 |
| 内能 (U) | 物体内所有分子动能和势能的总和。 | 焦耳 | 物体的状态（温度、状态、质量） | 改变内能的两种方式：做功和热传递。 |
核心联系：
- 没有温度差，就没有热传递。
- 物体吸收热量，不一定温度升高（如：晶体熔化、水沸腾），但内能一定增加。
- 物体温度升高，不一定吸收了热量（如：对物体做功），但内能一定增加。
改变内能的两种方式
-
热传递
- 定义：能量从高温物体转移到低温物体,或从物体的高温部分转移到低温部分的过程。
- 条件：存在温度差。
- 结果：使物体温度发生变化（或物态变化）,从而改变其内能。
- 方向：内能从高温处转移到低温处，直到温度相同（热平衡）。
- 实例：烧水、烤火、用热水袋取暖。
-
做功
- 定义：通过做功的形式，将其他形式的能（如机械能）与内能相互转化。
- 对物体做功：
- 效果：物体内能增加，温度升高。
- 实例：压缩空气点火（活塞对空气做功）、钻木取火、反复弯折铁丝。
- 物体对外做功：
- 效果：物体内能减少，温度降低。
- 实例：气体膨胀做功（如：热机冲程、瓶塞跳起）。
- 本质区别：做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程。
比热容 (c)
- 定义：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。
- 物理意义：反映物质吸热（或放热）本领的物理量。
- 特点：比热容是物质的一种属性，与物质的种类和状态有关，与质量、温度、吸收或放出的热量无关。
- 单位：焦每千克摄氏度 [ J/(kg·℃) ]
- 水的比热容：
c_水 = 4.2 × 10³ J/(kg·℃)- 应用：由于水的比热容大，在相同吸热或放热时，水的温度变化小，水常用作冷却剂（汽车发动机）、取暖剂（暖水袋）。
热量的计算
- 吸热公式：
Q_吸 = cm(t - t₀) = cmΔtQ_吸：吸收的热量c：比热容m：质量t：末温t₀：初温Δt：升高的温度 (t - t₀)
- 放热公式：
Q_放 = cm(t₀ - t) = cmΔtQ_放：放出的热量t₀：初温t：末温Δt：降低的温度 (t₀ - t)
- 热平衡方程：在没有热量散失的情况下，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。
Q_吸 = Q_放c₁m₁(t - t₁) = c₂m₂(t₂ - t)- （常用于计算混合后的共同温度
t）
能量守恒定律
- 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
- 意义：是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
- 实例：
- 摩擦生热：机械能 → 内能
- 热机工作：内能 → 机械能
- 电热器：电能 → 内能
- 光合作用：光能 → 化学能
总结与备考建议
- 构建体系：以“分子动理论”为根基，理解“内能”的本质，然后通过“改变内能的两种方式”将理论与实际现象联系起来。
- 区分概念：重点辨析温度、热量、内能这三个易混概念,记住它们之间的联系与区别。
- 掌握核心：比热容是热学计算的核心，务必理解其物理意义,并熟练运用热量计算公式。
- 活学活用：将能量守恒定律作为解决复杂问题的“万能钥匙”,分析各种现象中的能量转化与转移。
- 联系生活：多思考生活中的热学现象，如“夏天洒水降温”、“沿海地区冬暖夏凉”等，尝试用所学知识去解释,加深理解。
