沪科物理热学课件

沪科2017届物理热学全课件一、温度与物态变化①温度与温度计②熔化与凝固③汽化与液化④升华与凝华⑤全球变暖与水资源危机二、内能与热机①物体的内能②科学探究：物质的比热容③内燃机④热机效率与环境保护第十二章：温度与物态变化{12.1温度与温度计一、对水的认识（水之旅）1.水是无常的，它无处不在。有水才有新生命的存在。雨、雪、云、露、雾、霜实质都是水的不同种形态的表现方式。2.水之旅：太阳照射使水温度升高，含有水蒸气的热空气快速上升。在上升过程中，空气逐渐冷却，水蒸气凝成小水珠或小冰晶形成了云。当云层中小水珠合并为大水珠落下时，雨便形成了。若高空温度过低，它还可以变成雪、冰雹的形式降到地面......（红体字与下面课程有关）3.通过以上，我们知道水有三种形态：固态、液态、气态。水在这三种状态下可以转化。二、固，液，气1.处于固态的物体叫固体，处于液态的物体叫液体，处于气态的物体叫气体。2.固体：可以用手抓住的物体。液体：抓不住，碰起来有触感的物体。气体：不能抓住，无法通过肉眼看到，无触摸感的物体。3.在一定条件下固、液、气这三态是可以互相转化的。物理学中将物质由一种状态向另一种状态的变化叫物态变化。4.这三种状态是如何产生的？又是如何发生变化的？一般情况下需要一个介质——温度。第十二章：温度与物态变化{12.1温度与温度计三、热冷的感觉生活中，我们常有冷、热的感觉。吃冰棒冷的程度和和凉水不同，火的热程度和热水的热程度也不同。这说明仅仅用冷热二字不能表达冷热的程度。准备三个分别装有冷水、温水、热水的杯子。左手放入冷水中，右手放入热水中，然后将两只手同时放入温水中，此时你两手的感觉分别是什么？实验证明1：（测温水的冷热程度）仅凭感觉得到的冷热是不准确的。实验证明2：（测冷热水的冷热程度）根据感觉通过一个介质可以粗略比较另外两个物体的冷热程度，但是无法精确。四、认识温度（摄氏度）因为凭感觉得到的冷热是不准确的。所以为了准确测量冷热程度，人们发明了温度计，引进了新的物理量——温度。温度一般用用字母t表示。摄氏度时人们常用的温度的单位，符号为°C。越热的物体温度越高，越冷的物体温度越低。摄氏度时这样规定的：在一标准大气压下沸腾的水的温度规定为100°C，冰水混合物的温度规定为0°C，将0~100°C间分为100等份，每一等份就是1°C，读作1摄氏度。N°C读作N摄氏度，-N°C读作零下N摄氏度。人体的体温约为37°C，读作________。第十二章：温度与物态变化{12.1温度与温度计七、液体温度计使用规则★使用前要观察温度计的量程，估计被测物体温度是否在量程内。★测量时温度计玻璃泡应被包围在被测物体内。★测量液体温度时，温度计的玻璃泡应浸没在液体中，但不能接触容器壁和容器的底部。★待温度计内液柱的液面稳定后在读数，读数时视线与液面相平。练习1（指出错误之处）练习2（读数）八、体温计不同于普通液体温度计，体温计玻璃管前有个细弯管。它的作用是让玻璃泡内的汞在温度升高后自动进入刻度直管内，在温度下降时无法自动回到玻璃管的玻璃泡内。因此体温计使用前都应该甩一甩。也是因为细弯管起的作用，体温计成了能离开被测物体读数的特殊温度计。根据实际要求设计体温计，为了精确，所以体温计的量程是35~42°C，分度值是0.1°C。思考：想一下，若是体温计给一个发烧的病人测量过后，示数为38.5°C，此后没有甩过体温计就给下一个人测体温，示数会为多少？【提示：分下一个是发烧的，且温度≥38.5°C和下一个是正常人考虑】第十二章：温度与物态变化{12.2物态变化：熔化与凝固一、熔化物质从固态变为液态的过程称为熔化。实验目的：探究冰和石蜡的熔化特点。提出问题：冰在什么情况下会由固体变为液体？冰和石蜡在熔化时温度变化相同吗？猜想与假设：猜想在温度变化的情况下会由固体变为液体。两种物质熔化温度可能相同，也可能不同，等等。设计实验与制定计划：以上猜想对吗？我们要通过实验验证。分别加热碎冰和石蜡，多次测量其加热过程中的温度，比较其温度变化规律。进行实验与收集证据分别将碎冰和石蜡放入两支试管中，按右图所示的装置分别加热碎冰和石蜡，观察碎冰和石蜡在熔化过程中的温度及状态的变化。实验时，尽量使酒精灯的火焰等外界条件相同，每隔相同的时间将测得的温度值及对应状态记下。以时间t为x，温度t为y建立平面直角坐标系，描出各点。得出冰与石蜡熔化的两个函数。★右图装置应该从下往上装，装置名称初三化学书有，这里不再讲。试管上面的那个是温度计。★先在一个大容器里加上水，然后把要加热的容器放入加入水的容器中的方法是水浴法。★水浴法的优点是使物体受热均匀，减慢熔化过程，便于观察。部分试验中不会导致暴沸的现象。▲为什么用碎冰？答：碎冰受热面积大容易熔化,并且温度计可以插入碎冰里.第十二章：温度与物态变化{12.2物态变化：熔化与凝固二、熔化规律（晶体、非晶体）根据以上实验得到冰的熔化图像如左下图，石蜡熔化图像如右下图。可以发现冰熔化时温度不变，而石蜡熔化时温度却还在上升。我们把和冰为一类的熔化时继续吸热温度保持不变的物体叫做晶体。把和石蜡为一类的熔化时继续吸热也继续升温的物体叫做非晶体。所以得到物体熔化必吸热，但温度不一定改变。三、熔点所以可以得到晶体熔化时都要一个固定温度，这个固定温度我们叫做熔点。例如冰的熔点是0°C。★那么就举例左图的冰熔化图：问题：1min即1min前时，水的状态是固体，1~4min时，水状态是固液共存态，4min即4min后水状态是液态。所以大家应该会做这类型题目了吧。常见晶体熔点：钨3410度铁1535度钢1515度灰铸铁1177度铜1083度金1064度铝660度铅328度锡232度萘80.5度海波（1）48度冰0度固态汞-39度固态甲苯-95度固态酒精-117度固态氮-210度固态氧-218度固态氢-259度第十二章：温度与物态变化{12.2物态变化：熔化与凝固四、凝固物质由液态转化为固态的过程叫做凝固。凝固放热，温度不变。与熔化相同，非晶体凝固没有固定温度。晶体的凝固也有一个固定的温度，叫凝固点。只有到达这个温度，物质才开始熔化。晶体温度高于这个点，此时状态为液态，低于时为固态。所以可以得出同个晶体的熔点等于它凝固点。下面是晶体凝固与非晶体凝固的示例图。课后回顾为了比较冷热程度，我们引出新物理量温度。温度的单位有很多，国际单位是K，我们初中学的是°C。用来测量温度的是温度计。温度计类型很多，我们初中学的是液体温度计，它是根据液体热胀冷缩制成的。熔化和凝固都是物态变化，它们是固态与液态间转化需要经历的。熔化吸热，凝固放热。晶体：熔化温度不变，凝固温度也不变。晶体熔化时固定的温度是熔点，晶体凝固时固定的温度是凝固点。第十二章：温度与物态变化{12.3物态变化：汽化与液化一、蒸发汽化是种物态变化，它是物质由液态变为气态的变化过程。汽化吸热，温度不变。蒸发是汽化的一种方式，它在物体表面进行。实验：拿两个相同玻璃片，在上面滴上同种液体同一度量。在旁边分别放两个相同规格电风扇。1.使两滴液体与空气接触面积大致相同，两个电风扇开不同的档数（档差越大越好）分别对两滴液体吹风。可以发现受的风力越大的液体越快干。2.使两滴液体与空气接触面积不同，两个电风扇开相同档次分别对它们吹。可以发现与空气接触面积大的那个早干。3.想一想：冬天晾衣服快呢还是夏天晾衣服快呢？你可以根据以上三点得到蒸发与哪些因素有关吗？二、蒸发（加一小部分沸腾）由左边两个小实验和一个生活实际可以得到：物体蒸发的速率与物体与空气的接触面积大小、液体表面的空气流速、温度有关。当其他条件不变时物体接触面积越大蒸发越快；当其他条件不变时液体表面空气流速越快蒸发越快；当其他条件不变时温度越高物体蒸发越快。除了蒸发，汽化还有一种方式，那种方式叫做沸腾。沸腾是在物体内部进行的。沸腾快慢与液体量、物体初温、实际大气压强、水的散热面积、热量补充等都有关系！气压的解释可以看一下网址：感谢g46443提供！第十二章：温度与物态变化{12.3物态变化：汽化与液化课后回顾汽化分为蒸发与沸腾。蒸发在物体表面进行，沸腾在物体内部进行。蒸发无时无刻不在进行，沸腾需要物体达到沸点且不断从外界吸收热量直到完成。蒸发的速率与液体表面空气流速、外界温度、液体与空气接触的表面积大小有关。液化需要达到液化温度且能不断向外界放热直到完成。沸腾的温度随时间变化的图像与熔化图像大致相同，只不过是把熔点改为沸腾时温度（沸点）。液化的温度随时间变化的图像与凝固的图像大致相同，只不过是把凝固点改为液化时的温度。课后练习答案（桶中碗）因为桶接触火焰，所以桶内水可以吸收火焰热量散发出的热量。又因为碗不接触桶底，所以碗内水无法直接吸收火焰的热量，只能从桶内水中吸收热量。因为水是晶体，有沸点且是它液态时最高温度，所以碗内水与桶内水最高温度都是它们的沸点，又因为它们在同一大气压强，所以它们沸点相同。由以上学过t=t时，两物质无法传热，所以达到沸点后碗内水无法从桶内水中吸收热量。所以桶内水可以从火焰中继续吸热（t火＞100°C），所以可以继续沸腾，所以会冒泡。而碗内水无法继续吸热，所以不会沸腾，所以也就不会冒泡。又因为蒸发是汽化一种方式，且无时无刻不在进行，所以它们都会汽化。第十二章：温度与物态变化{12.4物态变化：升华与凝华一、升华与凝华物质由固体直接变为气态的过程叫做升华。物质由气态直接变为固态的过程叫做凝华。升华吸热，凝华放热。三相点：自然界中的纯物质都可以有固、液、气三种聚集态存在，并在一个确定的温度和相应的压强下，固、液、气三种聚集态处于平衡共存的唯一状态。纯物质的升华和凝华条件是某种固态纯物质的蒸气压低于它的三相点压强，当温度升高时，该固态物质将直接升华为气态。反之，如果某种气态纯物质的压强低于它的三相点压强。当温度降低到它的三相点温度以下时，该气态物质将直接凝华为固态。二、（课外认识）第四、五、六态学了物态变化，我们知道物质有三态，为气态、液态、固态。我们得到以下图：然而世界上的物质不只存在这三种状态。120世纪中期,科学家确认物质第四态,即“等离子体态”.1995年,美国标准技术研究院和美国科罗拉多大学的科学家组成的联合研究小组,首次创造出物质的第五态,即“玻色一爱因斯坦凝聚态”.2013年,这个联合研究小组又宣布,他们创造出物质的第六种形态,即“费米子凝聚态”.第十二章：温度与物态变化{12.4物态变化：升华与凝华单元回顾温度是为了比较冷热程度引出的物理量，它的符号是t，国际单位是开尔文（K），常用单位是摄氏度（℃）。温度计是测量温度的仪器，它有很多种类型，我们初中学的是液体温度计，它的原理是液体的热胀冷缩。我们要根据实际选取不同量程的温度计。温度计方面要掌握注意事项和体温计的特殊。物态变化：物质由一种状态变为另一种状态的变化。初中要求掌握的物态变化有熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华。要记住哪些吸热哪些放热，还要记住它们的条件是什么。（除了升华凝华的条件不需掌握）t物=t，吸无放无；t物＞t，放；t物＜t，吸。单元小测（100分/10题）1.水的固液态哪个吸收相同热量升温升的更快？2.冰水混合物的温度规定为_（）.3.在___下，水的沸点是100°C。4.樟脑丸会不断变小，是什么物态变化？5.霜是什么经历了什么物态变化变成的？6.液态温度计与体温计有何不同之处？有何相同之处？7.开水水沸腾时会有什么现象？8.把墨水倒入盘中，过一段时间回来发现墨水没了，墨水发生了什么物态变化？9.写出各种物态变化的事例各一个。10.假设有两个液态温度计测一盘水的温度，示数不同，可能是什么原因？答案于下一课题13.1。第十三章：内能与热机{13.1物体的内能一、内能的概念初二我们学过了物体的机械能。机械能包括物体的动能与势能。物体的动能和它的运动速度和运动时间有关，物体的重力势能和它的距离地面的高度和质量有关。初二我们还学了一个重要内容：分子。分子在永不停息做无规则运动。所以它肯定具有动能。那么我们将物体内部所有分子的动能与势能的总和叫做内能。内能是自然界能量存在的一种形式。内能的国家单位是焦耳，符号“J”。分子无规则运动的剧烈程度与什么有关呢？好好想想，初二我们有学过的。分子无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。物理学中又把分子这种无规则运动叫做分子的热运动。二、做功是改变物体内能的一种方式如果体积变化不大，同一物体温度越高，内能越大；温度越低，内能越小。实验1：准备1团硝化棉（着火点很低）、1个玻璃筒和活塞。将那团硝化棉放入玻璃筒内，然后向下压活塞。会发现下压过程中筒内有火花。说明筒内温度升高，达到了硝化棉的着火点。因为物体的内能与温度有关，同一物体，温度越高，内能越大。所以根据以上实验得到做功是种改变内能的方式。实验2：反复弯折铁丝某处，会发现弯折处发热。所以也可以得到做功是改变内能的方式。第十三章：内能与热机{13.1物体的内能

三、热传递是改变物体内能的一种方式另外通过生活我们还可以发现热传递也可以改变物体的内能。烧水、晒棉、暖风机使房间温度升高。热传递又分为热传导、对流、热辐射。它们都能使温度升高，改变物体的内能。热传导时，物体内各部分物质不发生移动。对流时，物体内各部分物质之间会流动，主要在其他或液体中进行。热辐射无需介质，如太阳光通过热辐射方式传到地球。所以可以得到改变物体内能的途径是做功和热传递。四、热量在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量。热量通常用字母Q表示。常用单位是焦耳，符号为“J”。实验研究表明，1kg水温度升高1°C要吸收热量4.2×10³J，温度降低1℃要放出热量4.2×10³J。（下一节水的比热容的含义，初中阶段必背）在热传递中，我们需要知道：高温物体放出热量，温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此热传递的实质就是能量从高温物体向低温物体转移的过程。这是能量转移的一种方式。第十三章：内能与热机{13.1物体的内能课后回顾物体的内能是物体内分子无规则运动的动能以及分子势能的总和。内能国际单位焦耳，符号“J”。分子无规则运动与温度有关。改变物体内能的两种途径是做功和热传递。物体间热量传递的多少叫做热量。热量通常用字母Q表示。常用单位是焦耳，符号“J”。实验证明：1kg水温度升高或降低1℃，要吸收或放出4.2×10³J。在热传递过程中，高温物体放热，温度降，内能减；低温物体吸热，温度升，内能增。热传递实质是能量从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。课后练习（1）如图是探究改变物体内能的实验：瓶子里装有一些水，用力打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能将________，原因是_________；继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶内有白雾产生，说明瓶内气体对外做功时内能减小了。①填空②瓶内有白雾产生是什么物态变化？★（2）如图，根据此现象，某同学认为：所有物体在对外做功时，它的内能都会减小。他的观点正确吗？请你从能量转化或转移的角度进行分析，并列举一实例。（3）课内我们的事例是外界对探究物体做功，物体内能增加，试探究物体对外界做功，物体内能是增加还是减少？（4）一杯开水和一碗冰放在7°C的环境中，它们最后的状态是什么？温度为几度？*（5）我们学物理到现在。学习了哪些物质物态变化的固定温度？说的越多越好。你知道无烟煤的着火点吗？内能与热机的基础篇章结束！答案在13.2.第十三章：内能与热机{13.2科学探究：物质的比热容课题接入探究实验2.那么应该怎样做实验进行探究呢？需要：同规格的电加热器、同质量的水和煤油、同规格的温度计、两个同规格的烧杯。过程：将电加热器调同一功率分别放入两个装有同质量的水和煤油的烧杯内，将同规格的温度计放入两烧杯中。测量数据：①加热相同时间（吸收相同热量），水升高的温度没有煤油高。②升高相同温度，水升温的时间比煤油大。我们一般以①为结果来探究比热容的问题。为什么要同一加热器？因为这样可以使热源误差非常小（几乎不计），a时间×（b升高温度/时间）=升高温度（a与b都同）所以____。第十三章：内能与热机{13.2科学探究：物质的比热容一、比热容的概念我们将物质每千克J每升高1°C吸收的热量或物质每千克每降低1°C放出的热量的比叫做物质的比热容。比热容用符号c表示，单位是：J/（kg·°C）所以根据以上得到水的比热容大于煤油的比热容。初中需要背的是水的比热容：4.2×10³J/（kg·°C）某物质比热容的含义：某物质1kg每升高或降低1°C，吸收或放出的热量是？J。练习：①解释4.7×10³J（kg·°C）__②x物质1kg每升高1°C吸收的热量是1.9×10³J。写出这种物质比热容。___答案在下课时。二、比热容问题的应用水的比热容较大，为————。例题：解释为什么早晨沙滩比海水温度高，半夜海水比沙滩温度高？解答：因为水的比热容较大，且比沙、石大，所以它与沙同质量吸收相同热量，升温慢，放出相同热量降温慢。课后作业（课题升级）要使1大锅50kg的冰熔化。冰的初温为-7°C。至少要多少kg初温70°C的水。不计热损失。c冰=2.1×10³J/（kg·℃）已知：___求：__解：____________第十三章：内能与热机{13.3内燃机一、热机与内燃机汽车奔驰、列车飞驶、飞机穿云满足了人类日行千里的需求。车船和飞机能大显神威都因为有了发动机。将燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置叫热机。热机种类有很多，我们将燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。内燃机最常见的是汽油机和柴油机。二、汽油机汽油机的燃料是汽油，汽油机主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮、火花塞组成。下面是汽油机的示意图和工作原理示意图。汽油机有四个冲程，连续不断依次进行：吸起-压缩-做功-排斥。第十三章：内能与热机{13.3内燃机二、汽油机据以上可以得到汽油机每做功一次，曲轴连杆转动两圈。压缩冲程是将外界对汽油机械能转化为内能。做功冲程是汽油对外界做功，内能转化为机械能。所以压缩冲程汽油温度升高，做功冲程汽油温度降低。向这样子做功一次要分四个冲程的内燃机我们叫做四冲程内燃机。有几冲程就是几冲程内燃机。做功冲程时，火花塞发出电火花，使缸内气体爆炸性燃烧。向这种做功的方式我们叫做压燃式。三、柴油机柴油机和汽油机结构大致相同，就是把火花塞换成了喷油嘴。我们初中学的是四冲程柴油机。它与汽油机主要不同是：（1）吸气冲程进入气缸的只有空气。（2）压缩冲程，缸内气体被压缩程度比汽油机大，因此缸内气体温度更高，压强更大。（3）压缩冲程末要到做功冲程时，喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火。汽油机和柴油机一个工作循环都有经历四个冲程，所以被称为四冲程内燃机。它一个循环中，活塞往复运动2次，气缸内的燃油燃烧爆发1次，对外做功1次。汽油机作为动力装置大多装在轻巧的机械上，如小汽车、飞机。柴油机多用于火车等笨重机械上。此外一些小型发电机也用柴油机作动力装置。第十三章：内能与热机{13.3内燃机课外拓展（2冲程内燃机）发动机气缸体上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。其工作循环包含两个行程：1.第一冲程：活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱。2.第二冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃混合气被压缩；当活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出；随后换气