《热与能》全章复习与巩固--内能及其利用(提高)知识讲解

1、热与能全章复习与巩固-内能及其利用（提高）【学习目标】1、认识扩散现象。2、内能、热量的概念，影响内能的因素，改变内能的途径。3、比热容的概念、单位、意义及其应用。4、热量的计算。5、热机的工作原理及能量转化过程。6、燃料的热值及热机效率。【知识网络】扩散现彖（分子热运动Tl分子间的作用力内能的定义及副向因素C敝功 内能，改变内能的方用内燃机的工作原理蟋料的热值 装机的敕率I热传那加效！I内能的利用r-I敝功，装机I比热容的定义、单位、及物理意义物量的定义、单位f物体吸、放热的计算：Q-cnAt 热量的计售1I燃料完全燃烧放效的计售士 Q=mq【要点梳理】知识点一、分子热运动1、大部分物质是由

2、大量分子构成的（有一些物质是由原子或离子构成的）。2、分子在永不停息地作无规则运动。扩散现象是分子作无规则运动的例证。所谓扩散是指两种不同 的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。扩散现象可以发生在固体之间、液体之间和气体之间。扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。3、分子之间既有引力，又有斥力。要点诠释：物体内部大量分子的无规则运动叫做分子热运动。温度的高低是物体内分子热运动激烈程度的标志。 温度越高，分子热运动越快，扩散越快。知识点二、内能物体内部大量分子做无规则运动所具有的能量叫分子动能。由于分子之间有一定的距离，也有一定 的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。物体内部

3、所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫 物体的内能。要点诠释：1、单位：焦耳，符号 J2、同一个物体，它的温度越高，内能越大。物体内能的大小，除与温度有关外，还与物体的体积、 状态、质量等因素有关。3、一切物体都有内能4、内能与机械能的区别物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关，是物体能量的微观表 现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关，是物体能量的宏观表现。物体的内 能在任何情况下都不会为零(因为分子不停地做无规则运动总有动能)，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。5、内能的改变，通过做功和热传递这两种方法都可以改变

4、物体的内能。知识点三、比热容单位质量的某种物质，温度升高1C所吸收的热量叫做物质的比热容。符号c,单位为焦每千克摄氏度，符号为J/(kg C)。要点诠释：1、比热容是物质本身的一种性质，(1)同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收(或放出)热量的多少及温度的改变无关。(2)同一种物质在不同的状态下比热容不同，如冰、水的比热容是不同的。2、水的比热容比较大，是 4.2X103j/(kg C)。主要表现：(1)由于水的比热容较大，一定质量的水升高(或降低)一定的温度吸收(或放出)的热量较多， 我们用水作为冷却剂和取暖用。(2)由于水的比热容较大，一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度

5、却改变不多， 这一点有利于调节气候。夏天，太阳晒到海面上，海水的温度升高过程中吸收大量的热，所以人们住在 海边并不觉得特别热； 冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温降得不是太低，所以住在海边的人又不觉得特别冷。 Q3、公式： c =mt4、热量的计算公式：Q=cm At,式中Q表示物体吸收或者放出的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，At表示温度的变化量。物体吸收或放出热量的多少由物体的比热容、物体的质量和物体的温度升高(或降低)的乘积决定,跟物体的温度高低无关。知识点四、热机把内能转化为机械能的发动机统称为热机。热机常见种类有蒸汽机、内燃机、汽轮发动机、喷气发动

6、机，等等。要点诠释：1、内燃机及其工作原理(1)内燃机：内燃机是热机的一种，内燃机在气缸里燃烧燃料，通常为汽油或柴油。(2)内燃机的工作原理。燃料在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通 过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。(3)内燃机的四个冲程，活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠 飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，

7、在做功过程中， 内能转化为机械能。2、汽油机和柴油机的异同点个同点相同点项目汽油机柴油机(1)构造基本相同构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴都是燃料在气缸内点火方式玉缩冲程末由火花塞放出电火 花点燃，称点燃式压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷 雾状柴油遇到高温高压的空气自燃烧，都是内燃机。动燃烧，称压燃式(2)都将内能转化燃料汽油、吸气冲程吸进汽油和空气 混合物柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空 气为机械能。(3)每一个工作循 环都是由吸气、压 缩、做功、排气四 个冲程组成。压缩比玉缩冲程末气体体积被压缩为 吸进体积的1/8左右。压缩冲程末气体体积被压缩为吸 进体积的1/16左右。效率效率较低20%至

8、30%效率较高30%至45%用途轻便，多用于汽车、飞机、小型笨重，多用于拖拉机、载重汽车、农机具轮船等重型机械3、汽轮发动机：包括蒸汽轮机和燃气轮机两种，通过高温高压的水蒸气或燃烧燃料产生的燃气推 动一系列涡轮叶片旋转，从而带动发电机或其他大型机械工作。4、喷气发动机：空气从喷气发动机的前部进入，并被涡轮机压缩。压缩空气进入燃烧室与燃料混 合后燃烧，高温高压燃气向后部喷射产生推动力。它们的工作过程可归纳为进气、压缩、燃烧、排气。5、火箭发动机：除带有燃料之外，还带有助燃剂，因此可以在地球大气层外工作。燃料和助燃剂 混合燃烧产生的高温高压燃气向后喷出，产生巨大的推动力。知识点五、燃料的热值及热机

9、的效率1、燃料的热值 燃料在燃烧过程中，储藏在燃料中的化学能被释放，转化成周围物体的内能。燃烧 质量相同的不同燃料，放出的热量一般不同，物理学中把1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号是 q,热值的单位是焦每千克(J/kg)。热值是反映燃料燃烧释放能量的本领大小的物 理量，所谓 完全燃烧”是指全部烧完烧尽的意思， 即燃料的燃烧必须是与充足的氧气发生完全氧化反应， 这是一个理想的燃烧过程，在实际中是难以实现的，所以由Q=mq计算出的理论值与实际有较大的差异(与实际燃烧条件有关)。热值是燃料本身的一种特性，同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变，不随 燃料质量的大小而变，即每种燃料

10、都有一个确定的燃烧值，不同燃料的燃烧值一般不同。2、热机的效率 在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热 机的效率。燃料在热机中燃烧时，总有一小部分燃料不能完全燃烧而损失掉，燃料释放出的内能只有一 部分用来推动热机的运动，即转化为热机的机械能，其余的能量在废气、散热、机械摩擦中损失掉了， 其中废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。热机的效率是热 机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。3、提高热机效率的途径(1)在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。(2)在使用上，要正确使用，注意保养

11、。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件 之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。(3)充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站,比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。【典型例题】类型一、基础知识 1、下列几种说法中说明分子不停地做无规则运动的实例，正确的是()A、食盐在水中溶解，使水全部有了咸味B、烧开水时，水蒸气不断地上升C、室内扫地时，在阳光照射下看见尘土飞扬D、夏天吃冰棍时，打开包装纸会看见白色气体E、空气定向运动形成风F、水由高处流向低处【答案】A【解析】A、食盐放入水中溶解从而使水变咸，是因为食盐分子和水分子彼此进入对方造成的；

12、B、烧开水时水蒸气上升，是汽化现象，上升的水蒸气是大量的水分子组成的，汽化使得其密度变小，在浮 力作用下上升，不能说明它们在做无规则运动；C、尘土飞扬是尘土小颗粒的运动，尘土小颗粒不是分子，且这种运动是扫帚施力造成的；D、白色气体是空气中的水蒸气液化成的小水珠；E、风的形成是空气分子的定向运动，是对流而不是分子无规则运动形成的；F、水的流动是在重力作用下的运动。应该注意的是，扩散现象是大量分子永不停息地做无规则运动，而扩散现象的判断就更确切一些，不同的物 质相互接触时，仅仅由于分子的运动而彼此进入对方的现象，与扩散现象容易混淆的是对流，而对流是 在压力的作用下大量分子的定向运动。【总结升华】

13、分子不能被肉眼看到，这些看来不起眼甚至似乎“挨不着边”的地方，却是解题的关 键!这方面没有捷径，只能靠一点一滴的积累，逐步使思维深入，逐渐使思路开阔。举一反三：【变式】下列事例中，不能说明分子不停地做无规则运动的是（）A.打开香水瓶，不久满屋子都闻到香气B.衣柜中的卫生球，过一段时间后体积变小甚至消失了C.打扫教室地面时，在阳光下看到灰尘在空中飞舞D.将一滴红墨水轻轻滴在一杯水中，过一段时间后，整杯水变红了 【答案】C2、下列说法中正确的是A物体的温度越高，它的内能越大B温度为0c时，物体仍具有内能 C物体的内能等于物体的分子动能 D分子的无规则运动与温度无关 【答案】B【解析】物体的内能是物

14、体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能总和，组成物体的分子在 永不停息地无规则运动，当温度为零时，分子的无规则运动仍然存在，所以分子动能总是存在的，物体 的内能不可能为零。对于内能和温度的关系，由于温度不是决定内能大小的惟一因素，所以我们描述温 度和内能的关系时，只能讲一个物体的温度升高，内能将会增加，因此，本题的答案为Bo【总结升华】 物体的内能与温度有关，还与物体的质量有关。对于同一物体来说，温度升高内能增 加，温度降低，内能减少。 举一反三：【变式】以下说法正确的是：A、物体的温度升高，内能一定增加。 B、物体的内能增加，温度一定升高。 C、物体吸收热量，内能一定增加。 D、物体内能

15、增加，一定吸收了热量。【答案】A、质量不同，初温相等的大、小两个铁块，吸收了相等的热量后将它们接触，则（A、内能从质量大的铁块传递到质量小的铁块上B、内能从质量小的铁块传递到质量大的铁块上C、大小两个铁块之间没有发生热传递D、条件不足，无法判定【思路点拨】 物体之间能不能发生热传递，要看物体之间是否存在温度差。当大、小两个铁块吸收 了相同的热量后，要分析它们的末温是否相同，这要根据公式去分析。【答案】B【解析】设大、小铁块的质量分别为 mi和m2 ,吸热后的末温分别为ti和t2 ,又知初温相同, 即t01=t02 ,吸收的热量相同，即 Q吸1=Q吸2 ,由于是同种物质，比热相同，所以Q残L%,

16、 4广明也一如），又mim2 ,所以由以上各式解得 tit2 ,即小块铁比大块铁的末温高，所以会发生传递，并且热量 从温度高的小铁块传向温度低的大铁块。【总结升华】 本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式，能确定甲乙两金属块的末温关系 是本题的关键。举一反三：【变式】质量为 2kg的水，温度由30c升高了 50C,吸收多少热量？【答案】4.2X105J【解析】由Q吸=cm A t可知。物体升高温度 A t=50 C ,而原来的温度 30c在本题中无实际意义。、如图所示为四冲程内燃机四个冲程的示意图，箭头表示活塞的运动方向。请你结合气门的 位置做出判断，其正确的工作顺序是甲乙 丙 丁A甲、

17、丁、乙、丙B.乙、丙、丁、甲C.丙、甲、乙、丁D. 丁、甲、丙、乙【答案】D【解析】吸气冲程进气门打开，活塞向下运动；压缩冲程，气门关闭，活塞向上运动；做功冲程, 气门关闭，活塞向下运动；排气冲程，排气门打开，活塞向上运动。【总结升华】 根据活塞和气门的情况来判断内燃机的冲程。举一反三：【变式】下列说法正确的是A.四冲程汽油机在做功冲程中，是将内能转化为机械能B.四冲程汽油机在压缩冲程中，是将内能转化为机械能C.人类钻木取火的过程是将内能转化为机械能D.水被烧开时，壶盖被水蒸气顶起，这个过程是将机械能转化为内能【答案】A类型二、知识运用甲、乙两个物体初温相同，它们的质量之比收的热量是甲吸收热量

18、的 3倍后，将它们接触，则(A、它们之间没有发生热传递B、热从甲传向乙【思路点拨】因为甲、乙初温相同，它们都吸收热量,2:3 ,它们的比热容之比为 3:1 ,如果在乙吸C、热从乙传向甲 D、无法判断可能升高的温度是不同的，也就是末温不同，那么谁的末温高，谁就是放热的，谁的末温低，谁就是吸热的。根据题目中所给出的已知条件，算出它 们升高的温度之比，便可知道谁的末温高。因为冏甲：巾乙= 2:3 ,，：匚乙=3:1,3(2甲=0匕,由公式Q = eM变形得母。立所以二 占11通过以上计算可知，乙物体升高的温度高，末温也高，所以是乙向甲传递热量，应选Co【总结升华】 本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式，能确定甲乙两金属块的末温关系 是本题的关键。军尸6、如图所示，烧瓶中装有 0.3kg煤油，电阻丝的阻值为10Q,闭合开关。调节滑动变阻器滑 片，当电流表的示数为 2A时通电5min,煤油的温度由20c升高到30C。c煤油=