Transcript 18热和能

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热和能
主题
知识点
分子动理论和扩散现象
内能的概念，温度和内能的关系
能量守恒定律
四冲程内燃机的构造、工作原理和热机的效率
做功和热传递可以改变物体的内能，并能用此原理
热和能 解释有关现象
利用 Q＝cmΔt 进行简单的计算
燃料燃烧放出的热量跟哪些因素有关，会计算燃料
放出的热量
用比热容解释简单的自然现象
不同物质的吸热能力
要求
认识
理解
探究
无规则运动
动
势
增加
增加
转移
减少
增加
单位质量
J/(kg·℃)
4.2×103 J/(kg·℃)
1℃
减少
1 kg
J/kg
cm(t0－t)
cm(t－t0)
内
机械
W有
Q总
机械
内
内
机械
×100%
一、分子热运动
1．分子动理论的三个基本观点：
(1)物质是由分子组成的．
(2)一切物质的分子都在不停地做无规则运动．
(3)分子之间存在着相互作用的引力和斥力．
2．扩散现象：
(1)定义：不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象．
(2)说明：分子不停地做无规则运动；分子间存在间隙．
(3)影响因素：温度．温度越高，扩散现象越明显．
分子的运动无法直接用肉眼观察，肉眼能直接看见的运动
都不是分子的运动，如扫地时的灰尘．
3．分子热运动：分子的无规则运动．温度越高，热运动越
剧烈．
二、内能
1．定义：物体所有分子做热运动的动能和分子间势能的总
和．
2．影响因素：质量、温度、状态．
(1)物体在任何情况下都具有内能，且任何温度下物体的内
能都不为零．
(2)同一物体在同种状态下，温度越高，内能越大；不同物
体，温度高的内能不一定大．
(3)一个物体在任何情况下都有内能，但不一定具有机械
能．
3．改变物体内能的两种方法：热传递和做功．
(1)热传递：温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高、
高温物体温度降低的过程．
①条件：物体之间存在温度差．
②最终结果：两者的温度相同．
③实质：内能从高温物体转移到低温物体．
(2)热量：在热传递过程中，传递内能的多少．高温物体放
出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加．
(3)做功：
①增加内能：外界对物体做功，物体的内能增加．
②减少内能：物体对外做功，物体的内能减少．
③实质：机械能和内能的相互转化．
三、比热容
1．探究：比较不同物质的吸热能力．
(1)比较物质吸热能力的两种方法：
质量相同的两种物质，吸收相同的热量，温度变化大的，
吸热能力差；质量相同的两种物质，升高相同的温度，吸收热
量多的，吸热能力强．
(2)实验器材：温度计、秒表等．
(3)结论：不同的物质，在质量相同的条件下，升高相同的
温度，所吸收的热量是不同的．
2．比热容 c：表示物质吸热能力的强弱．
(1)定义：单位质量的某种物质，温度升高(或降低) 1 ℃时
所吸收(或放出)的热量．
(2)单位：J/(kg·℃)．
(3)水的比热容：c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)．
意义：1 kg 的水温度升高 1 ℃所吸收的热量是 4.2×103 J.
①同一种物质在不同状态下的比热容一般不同，如：水和
冰的比热容是不同的．
②水的比热容较大．应用：用水作为冷却剂或散热剂；调
节气候．
3．热量的计算：
(1)公式：Q＝cmΔt.
①吸热公式：Q 吸＝cm(t－t0)；
②放热公式：Q 放＝cm(t0－t)．
说明：c 为物质的比热容，m 为物质的质量，t0 为物质的初
温，t 为物质的末温，Δt 为物质的温度变化量．
(2)物质吸收(或放出)热量的多少跟物质的质量、温度变化
量和物质的比热容有关，跟物质的温度高低无关．
四、热机：把内能转化为机械能的机器
1．内燃机：
(1)原理：燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，把化
学能转化为内能；然后燃气推动活塞做功，把内能转化为机械
能．
(2)四冲程内燃机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功
冲程和排气冲程．
(3)能量转化：压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中
内能转化为机械能．
①每个工作循环包括四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴
转动两周，对外做功一次．
②一个工作循环中，只有做功冲程是燃气对外做功，其他
三个辅助冲程依靠飞轮的惯性来完成．
2．热机的效率：
(1)定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出
的热量之比．
W有
(2)公式：η＝
×100%.
Q总
(3)提高热机效率的途径：保持良好的润滑，减小摩擦；尽
可能使燃料充分燃烧；对废气带走的能量再利用．
3．燃料的热值：
(1)定义：1 kg 的某种燃料完全燃烧放出的热量，用 q 表示．
(2)单位：J/kg，读作焦每千克．
(3)燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q＝qm.
①热值是表示燃料的燃烧放热本领，只有燃料才有热值；
比热容是表示物体温度变化时吸热或放热的本领，任何物体都
有比热容．
②气体燃料的热值单位一般用 J/m3, 读作焦每立方米，计算
公式为 Q＝qV.
五、能量的转化和守恒
1．能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互
转化．
2．能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，
它只会从一种形式转化为其他形式，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．
考点 1 分子热运动
【例 1】(2012 年泰安)下列事例中不能用“分子热运动”
解释的是(
)
A．环境恶化，尘土满天飞
B．炒菜时加盐使菜变咸
C．室内喷清新剂，香气四溢
D．密封的室内一人吸烟，其他人闻到烟味
思维点拨：分子的无规则运动是不能用肉眼直接观察的，
因此看得见的都不是分子的无规则运动．
答案：A
[教师参考·备选题](2011 年内江)关于热现象，下列说法正
确的是(
)
A．物体的机械能和物体的内能是同种形式的能，都与物
体的机械运动和分子热运动以及分子间的相互作用情况有关
B．铁丝很难被拉断，说明分子之间只存在引力
C．分子之间存在着相互作用的引力和斥力
D．扩散现象只能说明分子是运动的，不能说明分子之间
存在空隙
答案：C
考点 2 内能
【例 2】(2012 年柳州)冬天，有些人喜欢把冷的袋装牛奶
放进热水中浸泡，等牛奶变暖后再饮用．浸泡时，牛奶从热水
里吸收热量，温度升高，内能_______(填“增加”或“减少”)；人
们还喜欢搓手取暖，这是通过_______方式改变物体的内能．
思维点拨：物体的温度越高，内能越大；搓手时，克服摩
擦力做功，机械能转化为内能．
答案：增加
做功
[教师参考·备选题](2012 年本溪)下列现象中，通过做功改
变物体内能的是(
)
A．冬天，暖气使房间变暖
B．用锤子敲打钢板，锤子和钢扳都会变热
C．石头被太阳晒热
D．单缸四冲程汽油机的吸气冲程
答案：B
考点 3 比热容
【例 3】(2012 年广州)水的比热容比煤油
的大．如图 5－1 所示，用规格相同的两试管
分别装上质量相同的煤油和水，隔着石棉网
同时对两试管加热．选项图中的哪一图线能
)
反映该实验的情况(
图 5－1
思维点拨：加热相同的时间，水和煤油吸收的热量相同，
由于水的比热容大于煤油的比热容，所以水的温度升高得慢．
答案：C
(2012 年无锡)汽车散热器常用水作为冷却剂，这是利用
了水的 __________ 较大的性质；当汽车散热器散热时，通过
____________的方式改变了水的内能．
答案：比热容
热传递
[教师参考·备选题]夏季的海边，昼夜温差小，气候宜人，
这是由于水的比热容大．下列现象不能反映水的这一特性的是
(
)
A．汽车发动机的冷却循环系统常用水作工作物质
B．炎热的夏天经常在教室的地面上洒水
C．北方的冬天，暖气供热设备用水作工作物质
D．北方春天的晚上，农民往稻田里灌水以防止秧苗冻坏
答案：B
考点 4 热量的计算
【例 4】(2012 年鸡西)晓伟用液化石油气将 1 kg 的水由 20
℃加热至 100 ℃，水需吸收__________J 的热量，若不计热量散
失 ，需 消耗 ____________kg 的 液化 石油 气 ．[c水 ＝ 4.2×103
J/(kg·℃)，液化石油气的热值为 q＝8.0×107 J/kg]
思维点拨：利用 Q 吸＝cmΔt 计算出水吸收的热量，再根据
Q 放＝Q 吸＝qm 的变形公式求出液化石油气的质量．
答案：3.36 ×105 4.2×10－3
考点 5 热机
【例 5】(2012 年德州)内燃机有四个工作
冲程，如图 5－2 所示的是内燃机的________
冲程，活塞下降时，燃气内能________(填“减
少”或“增加”)．
思维点拨：火花塞点火，活塞向下运动，可
以判断出是做功冲程，内能转化为机械能．
答案：做功
减少
图 5－2
[教师参考·备选题] (2012 年赤峰)图 B3 所示的是四冲程汽
油机的工作示意图，其中压缩冲程是把______能转化为____能．
图 B4 甲、乙所示的是我们课堂演示的两个实验，与压缩冲程
原理相同的是____实验．
图 B3
答案：机械
内
甲
图 B4
考点 6 能量的转化和守恒
【例 6】(2012 年东营)近年，东营的路边
出现了一种风光互补式路灯(如图 5－3 所示)，
该路灯装有风力和太阳能发电装置．白天该路
灯将获得的电能储存在蓄电池内，夜间蓄电池
对灯泡供电．关于该路灯，下列说法不正确的
是(
图 5－3
)
A．太阳能发电装置是将太阳能转化为电能
B．风力发电机是将机械能转化为电能
C．白天，对蓄电池充电是将化学能转化为电能
D．风力发电机的工作原理是电磁感应
思维点拨：白天，对蓄电池充电是将电能转化为化学能．
答案：C
[教师参考·备选题](2012 年河北)下列对能量转化的描述不
正确的是(
)
A．蓄电池充电：电能——化学能
B．发电机工作：电能——机械能
C．萤火虫发光：生物质能——光能
D．内燃机工作：化学能——内能——机械能
答案：B
1．(2012 年广州)90 ℃的水全部变成 125 ℃的水蒸气，则
下列说法正确的是(
)
A．这些水蒸气的内能比水的小
B．液态水分子的间距比气态水分子的大
C．水蒸气只能通过热传递的途径变为水
D．水分子在 125 ℃时比 90 ℃时热运动更激烈
答案：D
2．(2012 年梅州)下列现象中，能说明分子不停地做无规则
运动的是(
)
A．细雨蒙蒙
B．雪花飞舞
C．桂花飘香
D．树叶飘落
答案：C
3．(2011 年肇庆)下列说法正确的是(
)
A．汽车开过乡间公路，路面扬起灰尘，这些灰尘是由分
子运动引起的
B．分别滴在热水和冷水中的墨水，它们的扩散速度相同
C．10 mL 酒精和 10 mL 水混合后的总体积小于 20 mL，这
是由于分子间有空隙
D．水、水蒸气和冰三种物态分子间的距离都是相同的
答案：C
4．(2011 年湛江)关于温度、热量和内能，下列说法正确的
是(
)
A．0 ℃的冰没有内能
B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变
C．物体的温度越低，所含的热量越多
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能
就一定不变
答案：B
5．(2011 年湛江)城市中到处可见的违章“小广告”，严重
影响着城市的市容市貌，被称为“城市牛皮癣”，已成为城市
管理中的一大“顽症”．在创建“宜居港城”的活动中，小敏和
同学们一起到街头巷尾用砂纸清除那些违章“小广告”；砂纸
表面很粗糙，是为了__________(填“增大”或“减小”)摩擦力，
过了一会儿，小敏感觉砂纸发热，是因为机械能转化为______
能，这是通过__________的方式改变的．
答案：增大
内
做功
6．(2010 年广州)如图 5－4 所示的实验，试管口木塞冲出
的过程中，下列说法正确的是(
)
A．试管口出现的白雾是水蒸气
B．试管口出现白雾说明水蒸气的内能增加
C．能量转化的情况与内燃机的压缩冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
答案：D
图 5－4