《内能与热机》全章复习与巩固（提高） 知识讲解

《热和能》全章复习与巩固（提高）

责编：冯保国【学习目标】

1、内能、热量的概念，影响内能的因素，改变内能的途径；2、比热容的概念、单位、意义及其应用；3、热量的计算；4、热机的工作原理及能量转化过程；5、燃料的热值及热机效率。【知识网络】【要点梳理】要点一、内能1、内能：把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。2、单位：焦耳，符号J。3、改变内能的方式：做功；热传递。要点诠释：1、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。2、一切物体都有内能。3、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。4、(1)对物体做功，物体的内能会增加。

①实验：

如下图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，可以看到棉花燃烧起来了。这是因为活塞压缩空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到了棉花的燃点，使棉花燃烧。②结论：对物体做功，物体的内能会增加。(2)物体对外做功，本身的内能会减少

①实验：

如下图所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到容器中出现了雾，这是因为瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气凝成小水滴。②结论：物体对外做功时，本身的内能会减小。

(3)总结：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功，本身的内能会减小。

要点二、热量1、定义：把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。2、单位：焦耳，符号是J。3、实质：能量(内能)从高温物体传到低温物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。(也就是说内能在物体间的转移，能的形式并未发生变化)要点诠释：热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”（1）热量是一个过程量，只有发生了热传递过程，有了内能的转移，才能讨论热量问题。所以物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小。（2）内能是一个状态量，但是它具有不可测量性，所以不能说物体具有多少的内能。（3）在热传递过程中，热量从高温物体传到低温物体，而不能说将高温物体的温度传递给了低温物体。（4）温度、内能、热量是热学中三个重要的物理量。它们之间既有区别，又有联系。热量的大小与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。要点三、热值1、概念：把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量的比叫做这种燃料的热值。2、符号：q3、单位：J/kg4、公式：Q=mq要点诠释：热值是反映燃料燃烧释放热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，即每种燃料都有一个确定的燃烧值，不同燃料的燃烧值一般不同。要点四、比热容1、比热容：比热容在数值上等于单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。2、物理意义：表示物质的吸、放热性能。3、单位：J/(㎏·℃）。4、热量的计算：（1）吸热公式：Q吸=cm(t-t0)

式中Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，t表示物体后来的温度。（t-t0）表示温度的升高量。

（2）放热公式：Q放=cm(t0-t)

式中（t0-t）表示物体温度的降低量。

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4.2×103J/(㎏·℃）。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。

要点五、热机1、热机：将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。2、汽油机：是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。3、汽油机的工作原理：（1）汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程（也叫行程）。（2）汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。（3）在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。（4）汽油机的工作过程：要点诠释：汽油机和柴油机的异同点不同点相同点项目汽油机柴油机（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。

（2）都将内能转化为机械能。

（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。构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴点火方式压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动燃烧，称压燃式燃料汽油、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压缩比压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16做功做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功效率效率较低20％至30％效率较高30％至45％用途轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械【典型例题】类型一、基础知识1、有关燃料燃烧及燃料的热值，下面说法正确的是（）A．燃料燃烧的过程中内能转化为化学能B．燃料的热值越大，燃烧过程中放出的热量越多C．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关D．以上说法均不正确【思路点拨】热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。【答案】D【解析】A、燃料燃烧的过程中，是将化学能转化为内能的过程，故A错误；

B、燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料不一定放出的热量多，故B错误；CD、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故C错误，D正确。故选D。【总结升华】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。举一反三：【变式】烧开同样一壶水，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的（）A．热值B．比热容C．内能D．热量【答案】A2、（•当涂县三模）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小B．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C．物体的温度越高，所含热量越多D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体【思路点拨】（1）一切物体都有内能，物体的内能与温度、质量和状态有关；（2）晶体在熔化时，吸收热量，但温度不变，内能增加；（3）热量是指在热传递过程中传递能量的多少，不能说含有多少热量；（4）热传递的条件：有温度差。【答案】D【解析】A、因为内能与温度、质量和状态有关，故A错误；B、晶体熔化时，温度不变，如冰熔化时，温度不变，但内能增加，故B错误；C、物体温度越高，内能越多，不能说含有的热量越多，故C错误；D、热传递的条件是有温度差，因此内能小的物体可以将热量传递给内能大的物体，故D正确；故选D。【总结升华】本题主要考查学生对：温度、内能与热量关系，以及热传递的条件的了解和掌握。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、物体内能增加，一定吸收了热量。【答案】A3、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】（1）初温相同、吸收热量相同的两个铁块，质量大的升高的温度小；（2）温度不同的两个物体相互接触会发生热传递。【答案】B【解析】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，设大、小铁块的质量分别为m1和m2，吸热后的末温分别为t1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，，

又m1>m2，所以由以上各式解得t1<t2，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30℃升高了50℃，吸收多少热量？【答案】4.2×105J【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。物体升高温度t-t0=50℃，而原来的温度30℃在本题中无实际意义。4、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（）

A．甲、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】（•广东模拟）某四冲程汽油机的转速为3000r/min，则（）A．该汽油机每秒钟对外做功50次B．该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程C．图中是压缩冲程，机械能转化为内能D．图中是做功冲程，内能转化为机械能【答案】D类型二、知识运用5、（春•江苏校级月考）原来温度相同的铜和铅，其比热容之比是3：1，质量之比是2：3，现对它们分别加热，使其吸收相等的热量，然后接触（接触时，热量无损失），则（）A．热量由铅传给铜B．温度由铜传给铅C．热量由铜传给铅D．不发生热传递【答案】A【解析】由题知，m铜：m铅=2：3，c铜：c铅=3：1，铜和铅吸收的热量：Q铜：Q铅=1：1，因为Q吸=cm△t，所以；即：，所以铜和铅升高温度的比值：。已知铜和铅的质量、初温相同，所以铅的末温比铜的末温高，热量将会由铅块传向铜块，故选A。【总结升华】此题考查的是热传递的条件及热量公式的应用。6、一汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶，所受阻力为500N，平均每小时耗油5L，求发动机效率为多少？（油的密度是0.7×103kg/m3，油的热值为4.6×107J/kg）【思路点拨】利用力做功公式W=Fs求出所做的有用功；利用