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- 2021-11-10 发布
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第
5
讲
内能与热机
考点
·
梳理知识点
知识点一 分子动理论
一、物质的组成
常见的物质是由大量的
_____
组成的。
_____
能保持物质原来的性质。分子很小,通常以
_____
m为单位来量度分子。
二、分子热运动
1.
扩散
:不同的物质在
_________
时彼此进入对方的现象叫做扩散。它表明了分子
______________________
和分子之间有
______
。
2.
分子热运动
:由于分子的无规则运动跟
_____
有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。温度越高,分子运动越
______
。
分子
分子
10
-10
间隙
在不停地做无规则运动
互相接触
温度
剧烈
三、分子间的作用力
1.
分子间的作用力
:分子之间存在
_____
,如被紧压在一起的铅柱很难被分开;分子之间存在
_____
,如铁块很难被压缩。分子间的引力和斥力是同时存在的。
2.
分子间的作用力特点
:当固体被压缩时,分子间的距离变小,作用力表现为
_____
;当固体被拉伸时,分子间的距离变大,作用力表现为
_____
。如果分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以忽略。
3.
分子动理论
:物质是由大量分子组成的,
____
都在不停地做
______
的运动,分子间存在着
_____
和
_____
。
引力
斥力
斥力
引力
分子
无规则
引力
斥力
1.
分子运动和机械运动的区别
:分子运动是肉眼看不见的,是分子自发的,而且是无规则的、永不停息的运动,属于
微观粒子的运动
,如花香四溢、蔬菜腌咸等;而机械运动是
宏观上物体的运动
,是肉眼看得见的,如扫地时尘土飞扬、风吹树叶摇动等。
夺分点拨
2.
固态、液态和气态的特征
状态
微观特性
宏观特性
分子间距离
分子间作用力
有无固定形状
有无固定体积
固态
很小
很大
有
有
液态
较大
较大
无
有
气态
很大
很小
无
无
示例1
端午时节,空气中弥漫着粽子的香味,“粽叶飘香”说明了分子
____________
;在吃粽子时,米粒和粽叶不容易分开,这说明分子间存在
_____
。“花气袭人知骤暖”说明分子的运动与
_____
有关。
双基突破
做无规则运动
引力
温度
知识点二 内能和热量
一、内能
1.
定义
:构成物体的所有分子,其热运动的
____
与
________
的总和,叫做物体的内能。内能的单位是
_______
。
2.
影响因素
:同一个物体,温度越高,内能越
____
。
3.
特点
:一切物体,不论温度高低,都具有
_____
。例如:炙热的铁水具有内能;冰冷的铁块也具有内能。
4.
机械能和内能
:机械能与整个物体的机械运动情况有关,而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关。
动能
分子势能
焦耳(J)
大
内能
二、物体内能的改变
1.
改变物体内能的方式
热传递
做功
区别
实质
能量的
_____
能量的
_____
示例
冬天对着手哈气取暖
冬天用力搓手取暖
条件
存在
_______
规律
能量从高温物体传递到低温物体,直到温度
_____
为止。物体放出热量,内能
____
;物体吸收热量,内能
____
外界对物体做功,物体的内能
_____
;物体对外界做功,物体的内能
_____
联系
热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
转移
转化
温度差
相等
减少
增加
增加
减少
2.
热量
:在热传递过程中,传递
___________
叫做热量。热量的单位是
_______
。
三、燃料的热值
1.
定义
:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之
___
,叫做这种燃料的热值。
2.
物理意义
:热值在数值上等于1kg某种燃料
_________
放出的热量。
3.
单位
:
______________
。
能量的多少
焦耳(J)
比
完全燃烧
焦每千克(J/kg)
4.
性质
:热值是燃料本身的一种属性,它只跟燃料的
_____
有关,与燃料多少、体积大小、温度高低以及是否完全燃烧等均无关。
5.
公式
:
_______
,式中q为燃料的热值,m为燃料的质量;或
______
,式中V为气体燃料的体积。
种类
Q
放
=mq
Q
放
=Vq
示例
2
下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )
A.物体吸收热量,温度一定升高
B.60℃的水一定比30℃的水含有的热量多
C.热传递过程中,热量由高温物体传向低温物体
D.物体的内能增加,一定从外界吸收热量
双基突破
C
【解析】
物体吸收热量,温度不一定升高,比如,晶体在熔化过程中,吸收热量,但温度不变,故A错误;热量是过程量,不能说含有热量,故B错误;热传递过程中,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,即热量由高温物体传向低温物体,故C正确;物体的内能增加,可能是从外界吸收热量,也可能是外界对物体做功,故D错误。故选C。
知识点三 比热容
一、比热容
1.
定义
:
_________
的物质,温度每升高(或降低)
___
℃所吸收(或放出)的热量,叫做该物质的比热容,用符号
___
表示。
2.
单位
:
________________________
。
3.
物理意义
:反映了物质
_____
(或
_____
)热量的能力。
4.
影响因素
:比热容是物质的一种重要特性,其大小与物质的
_____
、
_____
有关,与物质吸收或放出的热量、质量、体积、温度、形状等无关。
单位质量
1
c
焦每千克摄氏度[J/(kg·℃)]
吸收
放出
种类
状态
5.
物理含义
:水的比热容为4.2×10
3
J/(kg·℃),其含义是
。
6.
热平衡方程
:在热传递过程中,若不考虑能量的损失,则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,即
Q
放
=Q
吸
。(当两物体温度相等时达到热平衡)
质量为
1kg的水,温度每升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为4.2×10
3
J
示例
3
下列事例中不是利用水的比热容较大的特性的是( )
A.夏天在地上洒水会感到凉快
B.北方楼房内的
“暖气”用水
作为介质
C.海边昼夜温差变化比沙漠中小
D.生物体内水的比例高,有助于调节自身的温度
双基突破
A
示例
4
用如图所示的装置,先后加热初温、质量均相同的水和煤油,比较两种液体比热容的大小,多次实验表明:要让水和煤油升高相同的温度,水需要的加热时间更长,以下关于该实验的操作及分析错误的是( )
A.水比煤油的比热容大
B.加热时用玻璃棒不断搅拌,是为了使水和煤油受热均匀
C.实验中可以不使用温度计,让水和煤油都
沸腾后再比较加热时间
D.相同质量的水和煤油,若吸收相同热量后,
煤油比水升高的温度大
A
知识点四 热机
一、热机
1.
定义
:利用燃料的燃烧获得的
______
来做功的机械叫做热机。其能量转化是
___
能转化为
______
能。
2.
内燃机
:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫做内燃机。按照所用燃料的不同,可分为汽油机和柴油机。
内能
内
机械
二、汽油机
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
示意图
进气门
_____
关闭
_____
关闭
排气门
关闭
_____
关闭
_____
活塞
_________
向上运动
__________
向上运动
能量转化
____
能转化为
__
能
__
能转化为
____
能
打开
关闭
关闭
打开
向下运动
向下运动
机械
内
内
机械
三、热机效率
1.
定义
:热机所做
_______
与燃料
______
燃烧释放的能量之比叫做热机的效率。
2.
公式
:
__________
。(热机工作时总是有能量的损失,因此热机效率总是小于100%)
3.
热机效率的实际意义
:热机效率是热机性能的重要指标。效率越高的热机,性能就越好。
有用功
完全
η=W
有
/
Q
放
4.
热机的污染
:热机排出的热量会引起
________
,对地球表面的热平衡有较大的影响。
5.
提高热机效率的措施
:使燃料充分燃烧;尽量减少各种热损失;保持良好的润滑,减小摩擦等。
温室效应
1.
汽油机一个工作循环的特征
(1)有四个冲程,依次是吸气、压缩、做功、排气冲程;
(2)
除了做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
;
(3)曲轴和飞轮转2周,活塞往复运动2次,对外做功1次;
(4)若在1min内火花塞点火1800次,则此汽油机飞轮的转速是60r/s,每秒汽油机对外做功30次。
知识链接
2.
汽油机和柴油机的不同点
(1)汽油机
汽缸顶部
是火花塞,而柴油机汽缸顶部是喷油嘴;
(2)汽油机
吸气冲程
吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物,而柴油机吸入汽缸里的是空气;
(3)汽油机的
点火方式
是点燃式,而柴油机的点火方式是压燃式。
热效率的相关计算公式
夺分点拨
类型
能量转化
计算公式
煤炉
化学能→内能
热机
化学能→机械能
太阳能热水器
太阳能→内能
电热水器
电能→内能
火力发电
化学能→电能
光伏发电
太阳能→电能
示例
5
一台单缸四冲程汽油机的转速是1200r/min,这台汽油机的活塞每秒对外做了
__
次功。如图所示是汽油机的
_____
冲程,若该汽油机的效率是25%,在汽油机内完全燃烧2kg汽油时,这些热量通过汽油机的转化,能够对外做
_______
J的有用功。(汽油的热值为4.6×10
7
J/kg)
双基突破
1
0
做功
2.3×10
7
考法
·
聚焦重难点
焦点
1
物体内能的改变(重点)
指点迷津
确定内能变化过程是能量转化还是转移:
能量转化——做功改变内能
;
能量转移——热传递改变内能
。
样题1
下列生活场景中,通过做功来改变物体内能的是( )
A.锯木头锯条发热
B.用冰袋给发烧病人降温
C.放进冰箱的水果温度降低
D.阳光照射使石凳温度升高
A
1.如图所示,瓶内有一些水,用带孔的橡皮塞把瓶口塞住,向瓶内打气一会儿后,瓶塞跳起。在瓶塞跳起的过程中,下列关于瓶内气体说法正确的是( )
A.气体对瓶塞做功,气体的内能减少
B.瓶塞对气体做功,气体的内能减少
C.气体对瓶塞做功,气体的内能增加
D.瓶塞对气体做功,气体的内能增加
对应训练
A
焦点
2
热现象综合(重点)
样题2
关于热现象,下列说法正确的是( )
A.将沸点为12.5℃的氯乙烷喷到运动员扭伤的部位,氯乙烷会放热止疼
B.沂河宽阔的水面可缓解城区的热岛效应,主要是因为水的比热容较大
C.物体的温度越高,分子运动得越快,物体的动能越大,含有的热量越多
D.装着开水的暖水瓶瓶塞有时会跳起来,这与内燃机的压缩冲程相似
B
2.下列关于热现象的说法中正确的是( )
A.冬天,嘴里呼出“白气”属于汽化现象
B.水凝固过程中,温度不变,内能减少
C.扩散现象的发生是由于分子间有斥力
D.汽油机飞轮转速是3600r/min,则在1s内汽油机对外做功60次
对应训练
B
焦点
3
比热容的概念及温度—时间图像的理解(重点、难点)
样题
3
如图所示是根据研究物质比热容实验时绘制的图像,实验中两种不同的物质质量相同,初温度相同,选用的加热器相同,根据图像可知( )
A.若加热相同时间,则a物质吸收的热量多,比热容小
B.若吸收的热量相同,则b物质温度升高得多,比热容大
C.若加热时间相同,则b物质的末温度高,比热容小
D.若吸收的热量相同,则b物质末温度低,比热容大
D
【解析】
若加热相同时间,因为选用的加热器相同,所以两种物质吸收的热量相同,故A错误;加热相同时间,由图可知,b物质的末温度低,故C错误;若吸收的热量相同,因为选用的加热器相同,所以加热时间是相同的,由图可知,加热时间相同时,b物质末温度低,b物质温度升高得少,两种不同的物质质量相同,根据c=Q
/
mΔt可知,b物质的比热容大,故B错误,D正确。故选D。
3.在相同加热条件下,对初温相同的甲、乙两个物体加热,设它们的质量分别为m
甲
、m
乙
,比热容分别为c
甲
、c
乙
,甲、乙两物体的温度与加热时间关系如图所示,则( )
A.若c
甲
=c
乙
,则m
甲
=m
乙
B.若c
甲
>c
乙
,则m
甲
>m
乙
C.若m
甲
=m
乙
,则c
甲
>c
乙
D.若m
甲
>m
乙
,则c
甲
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