第十章內能及其利用 復習課件 自古以來 人們就在不斷地尋找與 熱 有關的某種能量 內能及其利用 分子熱運動 物質是由大量分子組成的 內能 熱量與熱值 比熱容 熱機及熱機效率 分子在永不停息地做無規則運動 分子之間存在著間隙 分子之間存在著相互作用的引力和斥力 定義 物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能 改變物體內能的方式 做功和熱傳遞 熱量 在熱傳遞過程中傳遞內能的多少 熱值 某種燃料完全燃燒時放出的熱量與燃燒的質量之比叫做這種燃料的熱值 定義 一定質量的某種物質在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比 熱量的計算 q cm t 能量轉化 內能轉化為機械能 種類 蒸汽機 內燃機 噴氣發動機 火箭發動機 汽油機 柴油機 構造 火花塞 工作過程 吸氣 壓縮 做功和排氣四個沖程 構造 噴油機 工作過程 吸氣 壓縮 做功和排氣四個沖程 熱機效率 熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比 考點一分子熱運動 問題 打開香水瓶后 不久就會聞到香味 為什么 1 一切物質的分子都在不停地做無規則的運動 由于分子的運動跟溫度有關 所以這種無規則運動叫做分子的熱運動 分子間同時存在相互作用的引力和斥力 2 擴散現象 不同物質相互接觸時彼此進入對方的現象叫擴散 1 擴散發生的條件 不同物質 相互接觸 2 擴散發生的原因 分子的無規則運動 3 擴散現象表明 一切物體的分子都在不停地做無規則運動 間接地證明了分子間有間隙 4 影響擴散快慢的因素 溫度越高 擴散越快 溫度越低 擴散越慢 3 分子間同時存在著相互作用的引力和斥力 1 物體很難被拉開 說明分子之間存在引力 2 物體很難被壓縮 說明分子之間存在斥力 3 分子之間的引力和斥力 總是同時存在的 只是由于分子間的距離不同而顯示的作用效果不同 考點二內能 冰山有內能嗎 1 物體的內能 構成物體的所有分子 其熱運動的動能與分子勢能的總和 叫做物體的內能 1 一切物體都有內能 2 內能與溫度的關系 同一物體溫度越高 內能越大 機械能與整個物體的機械運動情況有關 內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關 所以內能是不同于機械能的另一種形式的能 2 改變物體內能的方法 熱傳遞和做功 1 熱傳遞可以改變內能 發生熱傳遞時 高溫物體內能減少 低溫物體內能增加 熱傳遞的條件 物體之間存在溫度差 在熱傳遞過程中 高溫物體溫度降低 內能減小 低溫物體溫度升高 內能增大 2 利用做功的方式可以改變物體的內能 做功改變物體內能的實質是內能與其他形式的能發生了轉化 3 做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的 考點三熱量與熱值 1 熱量 在熱傳遞過程中 物體內能改變的多少叫做熱量 熱量的符號通常用q表示 1 熱量的單位 在國際單位制中 熱量的單位時焦耳 j 2 物體吸收熱量 內能會增加 物體放出熱量 內能會減少 物體吸收 或放出 多少熱量 它的內能就增加 或減少 多少 即物體吸收 或放出 的熱量越多 它的內能改變就越大 2 燃料的熱值 1 熱值的定義 某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比 叫做這種燃料的熱值 2 物理意義 熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量 3 單位 國際單位 焦每千克 符號 j kg 氣體燃料的單位 焦每立方米 符號 j m3 3 燃料完全燃燒時放出熱量的計算 q放 qm 其中 m表示燃料的質量 單位是kg q表示燃料的熱值 單位是j kg q放表示燃料完全燃燒時放出的熱量 單位是j 熱值是燃料的一種特性 其大小只與燃料的種類有關 與燃料的質量 體積 是否燃燒 是否完全燃燒無關 考點四比熱容 同樣的日照條件 海水的溫度和沙灘不一樣 白天 海水涼 沙灘燙腳 傍晚 沙灘涼了下來 海水卻還暖暖的 這是為什么呢 1 比熱容的定義 一定質量的某種物質 在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比 叫做這種物質的比熱容 2 比熱容的物理意義 表示物質的吸熱本領 比熱容是物質的一種特性 每種物質都有自己的比熱容 同種物質的比熱容是一定的 不隨物體吸收或放出熱量的多少 質量 身高或降低的溫度而改變 不同物質的比熱容一般不同 同種物質的比熱容和狀態有關 如水和冰的比熱容就不一樣 3 比熱容的單位 焦耳 千克 攝氏度 j kg 水的比熱容最大 其大小為4 2 103j kg 它表示1kg水溫度升高 或降低 1 時 吸收 或放出 的熱量是4 2 103j 4 熱量的計算 當物體的溫度升高時 吸收的熱量是q吸 cm t t0 物體的溫度降低時 放出的熱量是q放 cm t0 t 公式中c表示物質的比熱容 m表示物體的質量 t0表示物體的初溫 t表示物體的末溫 t t0 和 t0 t 分別表示物體吸熱時升高的溫度和物體放熱時降低的溫度 即表示物體吸 放 熱時溫度的變化量 若溫度的變化量用 t表示 那么吸 放熱公式可統一表示為q cm t 5 水的比熱容較大的應用 水的比熱容較大 在我們日常生活和生產中具有重要意義 主要表現為兩個方面 一是冷卻 或取暖 水的比熱容較大 那么一定質量的水升高 或降低 一定的溫度吸收 或放出 的熱量較多 這有利于我們用水作冷卻劑 或取暖 另一方面 由于水的比熱容較大 一定質量的水吸收 或放出 較多的熱量而自身的溫度卻改變不多 這一點有利于調節氣候 考點五熱機及熱機效率 1 熱機 1 熱機的概念 利用內能做功轉化為機械能的機械 2 熱機的種類 利用內能做功的機器有很多 例如蒸汽機 內燃機 噴氣發動機和火箭發動機等 蒸汽機車 蒸汽機車 火電站的汽輪機 噴氣發動機 火箭發動機 2 內燃機工作原理 燃料在汽缸內燃燒 生成高溫高壓的燃氣 把化學能轉化為內能 然后燃氣推動活塞做功 把內能轉化為機械能 3 常見的內燃機有汽油機和柴油機 它們的主要區別如下表所示 4 四沖程內燃機的工作過程是由吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程和排氣沖程組成的 5 四沖程內燃機完成四個沖程叫做一個工作循環 每一個工作循環中 活塞往復運動兩次 曲軸轉動兩周 只有做功沖程燃氣推動活塞做功 其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的 6 四沖程內燃機工作過程中能量的轉化 壓縮沖程中 機械能轉化為內能 做功沖程中 內能轉化為機械能 7 熱機效率 熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比 即 w有用 q放 100 1 2016 巴中 下列現象中 能用來說明分子在不停地做無規則運動的是 a a 玉蘭花開 聞到陣陣花香b 掃地時的塵土飛揚c 車刀在砂輪的高速摩擦下濺出火花d 羊群在草原上奔跑 真題體驗 玉蘭花開 聞到陣陣花香 是香氣分子的無規則運動 故a正確 掃地時 空中塵埃飛揚 屬于固體小顆粒的運動 是機械運動 故b錯誤 車刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花 是脫落的熾熱微粒在運動 是機械運動 故c錯誤 羊群在草原上奔跑 是物體的運動 屬于機械運動 故d錯誤 解答 答案 a 真題體驗 2 2016 十堰 下列事例中 通過做功的方式改變物體內能的是 c a 冬天用熱水袋暖手b 病人發燒時用冷毛巾在頭部降溫c 汽油機壓縮沖程中燃料混合物的溫度升高d 冬天喝年奶前把牛奶放在熱水中燙一燙 解答 冬天用熱水袋暖手 該過程是能量的轉移 故是熱傳遞改變內能 故a錯誤 病人發燒時用冷毛巾在頭部降溫 該過程是能量的轉移 故是熱傳遞改變內能 故b錯誤 汽油機壓縮沖程中燃料混合物的溫度升高 即活塞對燃料做功 使得燃料的內能增加 溫度升高 是通過做功的方式改變內能 故c正確 冬天喝年奶前把牛奶放在熱水中燙一燙 該過程是能量的轉移 故是熱傳遞改變內能 故d錯誤 答案 c 真題體驗 3 2016 泰安 下列現象中 屬于用熱傳遞的方式改變物體內能的是 a a 公園中的石凳被太陽曬熱b 快速彎折鐵條 鐵條彎折處變熱c 兩手互相摩擦時手發熱d 刀具在砂輪上磨得發燙 解答 公園中的石凳被太陽曬熱 是石凳從太陽吸收熱量 是通過熱傳遞改變石凳的內能 故a符合題意 快速彎折鐵條 對鐵條做功 使鐵條的內能增加 溫度升高 故b不符合題意 雙手因摩擦而發熱 屬于做功改變物體的內能 故c不符合題意 刀具在砂輪上磨得發燙 是克服摩擦做功 將機械能轉化成內能 故d不符合題意 答案 a 真題體驗 4 2016 邵陽 將質量是0 5kg的水加熱 使它的溫度從20 升高到60 需要吸收的熱量是 c水 4 2 103j kg c a 4 2 104jb 1 26 104jc 8 4 104jd 8 4 107j 分析 知道水的質量 水的比熱容 水的溫度變化 利用吸熱公式q吸 cm t求水吸收的熱量 解答 q吸 cm t 4 2 103j kg 0 5kg 60 20 8 4 104j 答案 c 真題體驗 5 2016巴中 汽油機一個工作循環的四個沖程按順序依次是 吸氣沖程 做功沖程 排氣沖程 汽油機是汽車的 心臟 氣缸外面有 水套 汽車行駛時水的溫度會升高 水的內能會增大 這是通過的方式改變水的內能