第15讲 内能及其利用

1、物物 理理内能及其利用内能及其利用 第十五讲1能准确表述分子动理论的基本观点，即物质是由大量分子组成的，分子在不停息地做无规则运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力。2知道内能的概念，知道内能是物体能量的一种形式，知道内能和物体温度之间的关系，即质量一定的物体，它的温度越高，其内能越大。3知道热量是指在热传递过程中内能的改变量。4知道比热容的概念，能举例阐明比热容的物理意义；能利用比热容概念解释一些简单的自然现象和生活现象；能运用关系式Qcm(t2t1)进行简单的计算。5能举例说明做功和热传递是改变物体内能的两种途径。6能举例阐明燃料热值的物理意义；能运用关系式Qmq进行简单的计算。7知道热机

2、工作过程中的能量转化情况(不要求知道内燃机具体的工作过程，即不要求分析说明内燃机工作的四个冲程)。8能结合实例说明能量可以从一个物体转移到另一个物体、不同形式的能量之间可以相互转化等。9能正确表述能量守恒定律；能从能量的转化和转移的角度认识效率；能运用能量守恒定律分析一些简单的实际问题。 一、分子热运动1分子动理论：物质是由_组成的；分子在永不停息地做_；分子之间存在着相互作用的_力和_力；分子之间有_。2扩散：不同物质互相接触时，彼此进入对方的现象叫做_，不同物质之间都可以发生_现象。3热运动：分子运动快慢与_有关，_越高，分子热运动越剧烈。所有分子的这种无规则运动叫做分子热运动。分子无规则

3、运动引斥间隙扩散扩散温度温度二、内能4内能：物体内部所有分子做无规则运动的_能和_能的总和叫做物体的内能，一切物体在任何情况下都具有内能，同一物体，物体的内能与温度有关，温度升高，分子运动越剧烈，内能_，此外，内能还与物体质量、种类、结构、状态有关。5热传递：内能从高温物体转移到低温物体或者从物体的高温部分转移到低温部分的现象叫做热传递，发生热传递的条件是物体之间或物体各部分之间存在_，热传递达到平衡时温度_。6热量：在热传递的过程中，传递内能的多少叫热量，物体吸收热量，内能_，放出热量，内能_。7改变内能的方式：_和_是改变内能的两种方式，它们在改变物体内能上是等效的，做功改变内能的实质是_

4、和_能的相互转化，热传递改变内能的实质是能量的_。动分子势越大温度差相同增大减小做功热传递内能其他形式转移热量是物体在热传递过程中内能变化的量度，是过程量，讨论物体“含有”或“具有”热量是没有意义的，只有在发生热传递时才能讨论热量。注意分析理解内能、热量、温度三者之间的区别和联系。三、比热容8比热容：一定质量的某种物质，在温度升高时所吸收的热量与_乘积之比，叫做这种物质的比热容，其单位是_。9比热容的特性：比热容是物质的特性之一，不同物质的比热容一般_，比热容与物质的种类有关，与物质的质量、温度和吸(放)热的多少无关。10热量计算：物体温度升高吸热Q吸_，物体温度降低时放热Q放_。它的质量和升

5、高的温度J/(kg)不同cm(tt0)cm(t0t)物体吸收或放出热量的多少由物质的比热容、物体质量和物体温度变化量的乘积决定，跟物体温度高低等无关。应用Q吸和Q放公式时，要注意“升高到”“升高了”或“降低到”“降低了”的区别。四、热值11热值：某种燃料完全燃烧放出的_与其_之比叫做这种燃料的热值，其单位是_，燃料完全燃烧放热公式Q放_。热值是燃料的特征之一。五、热机和热机的效率13热机的工作过程：汽油机的一个工作循环包括_、_、_、_四个冲程，完成一个工作循环曲轴转_圈，对外做功_次，压缩冲程是将_能转化为_能，做功冲程是将_能转化为_能。 热量质量J/kgmq机械 吸气压缩做功排气两一机械

6、内内机械14柴油机和汽油机的比较 15.热机效率：用来做_的那部分能量与燃料_放出的能量之比叫做热机的效率，提高热机效率的途径：使燃料_；减少各种_；减少_。16热机造成的污染主要表现在_污染和_污染。 有用功完全燃烧充分燃烧热损失机械磨损消耗的能量大气噪声六、能量的转化和守恒17能量既不会_，也不会_，它只会从一种形式_为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在_和_的过程中，能量的总量_。18能的转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都要遵循这个定律。19能量的转移和转化是有一定的_的。 消灭创生转化转化转移

7、保持不变方向性1注意燃料燃烧放热的计算，对固体和液体燃料，用公式Qmq，q的单位是J/kg；对气体燃料，用公式QVq，q的单位是J/m3。2判断内燃机工作在哪个冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有一个气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，活塞向上运动，排气冲程；两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞向下运动，是做功冲程。1(2014，锦州)下列说法中正确的是(A)A摩托车上的热机工作时提供动力的是做功冲程B一桶水的比热容和一杯水的比热容不同C阳光射入房间内看到尘土飞扬，可以说明分子在不停地做无规则运动D用锯条锯木头时锯条发热，锯条的内能增加，木板的内能减少2(多选)(

8、2013，朝阳)下列关于热现象的几种说法，不正确的是(BCD)A“花气袭人知骤暖”表明温度越高，分子的无规则运动就越剧烈B0 的冰熔化成0 的水，温度不变，内能不变C在四冲程汽油机的工作过程中，机械能转化为内能的冲程是做功冲程D1 kg汽油燃烧放出的热量就是汽油的热值 3(2013，盘锦)寒冷的冬季，家用汽车的某些部位却在升温(如图所示)，下列现象中，通过做功使物体内能增加的是(D) A打开暖风，车内温度升高B在汽车行驶的过程中，汽车水箱里的水温度升高C放在阳光下汽车的顶部被晒热D刹车时，刹车片的温度升高 4(2013，本溪)下列说法中正确的是(B)A在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能B把

9、10 的冰块放在0 的冰箱保鲜室中，一段时间后，冰块的内能会增加C用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量D我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤的内能大 5(多选)(2014，大连)如图所示，一个管壁很厚的玻璃管中，用活塞密封着一定质量的气体。在快速向下压活塞的过程中，玻璃管内的气体(BD)A密度不变B温度升高C分子热运动变缓 D内能增大 6(2014，葫芦岛)四冲程汽油机的_做功_冲程使汽车获得动力，在这个冲程中发生的能量转化是_内能转化为机械能_。一辆汽车每年平均消耗汽油2 t，这些油完全燃烧放出_9.21010_J的热量。(汽油的热值为4.6107 J/kg) 7(201

10、4，大连)一个简易的太阳能热水器，它的主要部分是一个敞口水箱，水箱内水深0.5 m，水的质量为200 kg。在阳光照射下，水的温度从20 上升到35 。水的比热容是4.2103 J/(kg)，水的密度是1.0103 kg/m3，煤的热值是3.0107 J/kg，g取10 N/kg。试求：(1)水对水箱底的压强是多大？(2)水吸收的热量是多少？(3)这些热量相当于完全燃烧多少千克煤所放出的热量？ 【例1】(2014，内江)我国的民谚、俗语和诗词中往往蕴含着丰富的物理知识。在下列的几条民谚、俗语和诗词中，能够用分子动理论来解释的是( )A潭清疑水浅B坐井观天，所见甚少C墙内开花墙外香D余音绕梁，三

11、日不绝【解析】本例是一个基础知识综合题，综合考查光现象、热现象和声现象。“潭清疑水浅”是光的折射现象；“坐井观天，所见甚少”是光的直线传播现象；“余音绕梁，三日不绝”是描述声现象；而“墙内开花墙外香”是热现象，属于分子动理论知识。故选C。【答案】分子热运动 C【变式题1】(2013，济南)泉城四季，风景迥异，无论是一朵花、一个麦穗，还是一粒沙、一片雪花世间万物皆由大量分子组成，下列现象说明分子在做永不停息运动的是( )A春，微风拂过，花香袭人B夏，暖风阵阵，麦浪翻滚C秋，狂风乍起，黄沙漫天D冬，寒风凛冽，漫天飞雪A【例2】在“关爱我们的家园”实践活动中，同学们用砂纸清除校园周边的“小广告”。砂

12、纸表面很粗糙，是为了增大_；擦除过程中感觉砂纸发热，这是通过_的方式增加了它的内能。【解析】砂纸表面很粗糙，可以使摩擦力增大，易去掉校园周边的“小广告”。在摩擦的过程中通过做功的方式增加了砂纸的内能。【答案】内能的改变 摩擦力(或摩擦)做功【变式题2】夏季，在高速公路服务区内，一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行驶过程中，通过_方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度_，轮胎停在水中，通过_方式减少内能，降低温度，以保行车安全。做功升高热传递【例3】(2015，广安模拟)如图1是甲、乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的图象，请根据图象中提供的信息判断，_液体的比热容较大。如

13、果要你在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却剂，你认为选择_液体更好。【解析】如图2所示，取相同的横坐标Q0，甲、乙对应的温度变化量分别为t1、t2，由公式c可知，乙液体的比热容大。根据Qcmt可知在m、t相同时，c越大，带走的热量越多，所以选择冷却剂时，液体的比热容越大越好。【答案】比热容 乙乙【变式题3】用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为( )A2.1103 J/(kg)B4.2103 J/(kg)C1.2103 J/(kg)D条件不足，不能确定A比较不同物质的吸热能力1取质量相同的不同物质，用相同的加热器加热相

14、同的时间，比较它们升高的温度，温度升得高的，吸热能力弱，比热容小；温度升得低的，吸热能力强，比热容大。2让质量相同的不同物质，用相同的加热器分别同时加热，让它们升高相同的温度，比较它们被加热时间的长短，加热时间长的，吸热能力强，比热容大；反之，比热容小。 【例4】(2013，威海)为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间。实验数据记录如下表： (1)在实验过程中控制加热时间相同，通过比较_来研究水和食用油吸热能力的差异。(2)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给_加热更长的时间，此时水吸收

15、的热量_(选填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。(3)通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用_这个物理量来描述。【解析】(1)由实验数据记录看出，食用油和水的质量相同、初温相同和加热装置相同，说明在相同的时间内，食用油和水吸收的热量相同，因此，只要比较水和食用油加热相同时间后升高的温度，就可以判断它们的吸热能力的差异。(2)由实验记录表看出，对食用油和水都加热6 min，食用油和水的末温分别为68 和45 ，要使它们的最后温度相同，应给水加热更长的时间，此时水吸收的热量大于食用油吸收的热量。(3)不同的物质吸热本领一般不同，物理学上用比热容这个物理量来描述物质的这

16、一特性。【答案】(1)升高的温度(或温度升高的多少等)(2)水大于(3)比热容一、方法技巧过程、现象和内能热传递过程伴随着内能的变化，吸热物体内能增加，放热物体内能减少；做功过程也会伴随着内能的变化，对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少；“白气”的现象也体现了内能的变化，一般情况下内能会减少。二、常见易错现象认为颗粒运动是分子运动(分子运动是肉眼看不见的，而颗粒运动是肉眼看得见的机械运动)；认为温度高的物体所含的热量多(热量是一个过程量，只有在物体温度改变时或状态改变时，才会有吸收或放出热量，不能在某一温度下谈热量)；认为物体内能增加，一定是吸收了热量(改变物体内能的方法有做功和热传递两种

17、)；认为物体内能增加温度一定升高(例如0 的冰吸热熔化为0 的水，内能增加，温度不变)；认为物质的比热容大，物体吸热升温快(根据Q吸cmt，在质量一定和吸收相同的热量时，比热容大的，升温慢)；根据Q吸cmt计算末温时，不考虑外加条件，计算结果出错(沸点与气压有关，气压增大沸点升高)。不理解能量转化和转移的本质区别(“转化”指能量从一种形式转变为另一种形式，而“转移”指的是能量的传递，能量从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变)；内燃机的一个工作循环中做功和能量转化易错(一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动二周，对外做功一次，有两次能量转化)。 【例5】关于温度

18、、热量 、内能，以下说法正确的是()A物体的温度越高，所含的热量越多B0 的冰没有内能C一个物体吸收热量时，温度不一定升高D对物体做功，物体的温度一定升高【解析】热量是一个过程量，与物体温度的高低无关，故A错；任何物体都具有内能，故B错；物体吸收热量，温度不一定升高，如冰熔化，水沸腾，吸热温度不变，故C对；对物体做功时，物体的内能增加，但物体的温度不一定升高，如0 的冰块在桌面上摩擦，与桌面接触的一侧，有水出现，但水的温度与冰相同，即温度不变，故D错。【答案】C【例6】1 kg，20 的水吸收4.2105 J的热量后，它的温度在下列给出的四个温度中，最多有几个可能温度( )80 100 120 130 A1B2C3D4【解析】液体的沸点与液体表面的大气压有关，气压升高沸点升高。反之，气压降低沸点降低。水在一个标准大气压下沸点为100 。题中通过计算水吸热后温度变化100 ，所以若环境气压低