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1、第2讲 热与能 1 能从生活 自然中的一些简单热现象推测分子的热运动 2 初步认识宏观热现象和分子热运动的关系 3 通过探究 初步了解分子动理论的基本观点及利用其解 释热现象 4 了解内能的概念 能简单描述温度和内能的关系 5 从能量转化的角度认识燃料的热值及热机的工作进程 6 了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义 7 了解热量的概念 8 了解比热容的概念并能用比热容解释简单的自然现象 9 了解能量守恒定律及能量守恒的实例 10 认识能量的转化和转移及其效率 一 分子热运动 分子 不停地做无规则运动 1 分子热运动的基本内容 引力和斥力 1 物质是由 组成的 2 一切物质的分子都在 3
2、分子间同时存在着相互作用的 2 扩散现象 互相进入对方 1 定义 两种相互接触的不同物质 的现象 就是扩散现象 2 扩散现象说明 分子间存在间隙 分子不停地做无规则 运动 温度 越快 越慢 3 影响扩散快慢的因素 温度越高 扩散 温度越低 扩散 3 分子的热运动 分子的无规则运动称为分子的热运动 温度越高 热运动 越剧烈 二 内能 动能 分子势能 1 定义 物体内部所有分子热运动的 与 的总和 叫做物体的内能 1 一切物体 不论温度高低 都具有内能 2 同一个物体 在相同状态下 温度越高 分子的热运动越剧烈 内能 物体的温度降低时 内能会 2 改变物体内能的方法 和 3 热量 在热传递过程中
3、传递 的多少 叫做热量 热量的单位是 越大 减少 做功 热传递 内能 焦耳 三 比热容 1 概念 单位质量 1 1 定义 的某种物质 温度升高 降低 所吸收 放出 的热量叫做这种物质的比热容 J kg 2 单位 焦每千克摄氏度 符号是 3 水的比热容 c水 J kg 表示的意义是 1kg的水温度升高1 所吸收的热量是 J 4 2 103 4 2 103 2 热量的计算公式 吸热公式 放热 公式 Q吸 cm t t0 其中 c表示物质的 m表示物体的 t0表示物体的 t表示物体的 若用 t表示温度的变化量 则上述两个公式可以表达为 比热容 质量 初温 末温 Q cm t Q放 cm t0 t 四
4、 热机 利用内能做功的机器 1 内燃机 化学能 内能 内能 机械能 1 原理 燃料在汽缸内燃烧 产生高温高压的燃气 把 转化为 然后燃气推动活塞做功 把 转化为 2 工作过程 四冲程内燃机的工作过程是由 和 四个冲程组成的 四个冲程叫一个工作循环 每一个工作循环活塞往复运动两次 曲轴转动 两周 对外做功一次 吸气 压缩 做功 排气 3 能量转化 在压缩冲程中 转化为 在做功冲程中 转化为 2 热值 机械能 内能 内能 机械能 1 定义 某种燃料 放出的热量 叫做这种燃料的热值 1kg 完全燃烧 2 定义式 q为燃料的 m 为燃料的 Q放 qm 热值 质量 3 燃料的利用率 充分燃烧 散失 1
5、提高燃料利用率的途径 一是让燃料尽可能地 二是要减少热量的 2 热机的效率 用来做有用功的那部分能量与 之比 燃料完全燃烧放出的能量 五 能量的转化和守恒1 能量的转化 各种形式的能量都可以在一定条件下相互 转化 2 能量守恒定律 能量既不会凭空 也不会凭空 它只会从一种形式 为其他形式 或者从一个物体 到另一个物体 在转化和转移的过程中 能量的总量保持 消失 产生 转化 转移 不变 考点1 分子热运动 例1 2010年梅州 关于分子 下列说法中错误的是 A 一切物质都是由分子组成的 D B 分子永不停息地做无规则运动C 分子之间存在相互作用力D 有的分子之间只有引力 有的分子之间只有斥力思路
6、点拨 一切物质都由分子组成 且所有分子都在不停地做无规则运动 分子间既有引力 也有斥力 力的作用是相互的 例2 2012年泰安 下列事例中不能用 分子热运动 解 释的是 A A 环境恶化 尘土满天飞B 炒菜时加盐使菜变咸C 室内喷清新剂 香气四溢D 密封的室内一人吸烟 其他人闻到烟味思路点拨 分子的无规则运动是不能用肉眼直接观察的 肉眼能直接看见的运动都不是分子运动 考点2 改变物体内能的方法 改变物体内能的两种方法1 热传递 温度不同的物体相互接触 低温物体温度升高 高温物体温度降低的过程 1 热传递的条件 物体之间存在温度差 2 终止条件 两者的温度相同 3 实质 内能从高温物体转移到低温
7、物体 4 高温物体放出热量 内能减少 低温物体吸收热量 内能增加 2 做功 1 增加内能 对物体做功 物体的内能增加 如 钻木取 火 机械能转化为内能 2 减少内能 物体对外做功 物体的内能减少 如 压缩 的气体膨胀对外做功 内能转化为机械能 3 实质 机械能和内能之间相互转化 例3 2010年广东 改变内能有不同的方式 图3 2 1甲是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花 当迅速压下活塞时 可看见筒内棉花燃烧起来 这是通过 方式使玻璃筒内的空气 增加 温度升高 达到棉花的燃点 使棉花燃烧 图乙是通过 方式把试管里的水加热至沸腾 图3 2 1 思路点拨 压下活塞是消耗了活塞的机械
8、能对空气做功 使空气的内能增加 给试管加热是火焰的内能转移到水中 使水的内能增加 答案 做功 内能 热传递 考点3 比热容 1 比热容反映的是物质自身的一种特性 不同物质的比热容的大小一般不同 2 同一种物质在不同状态下的比热容一般不同 如 水 冰的比热容是不同的 3 水的比热容较大 其应用有 用水作为冷却剂或散热剂 调节气候 例4 小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四 个结论 其中正确的是 A 液体的比热容一定比固体的大 B 同一物质发生物态变化后 比热容不变 C 汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大 D 体积相等的铝块和铜块 升高相同的温度 铝块吸收 的热量多 思路点拨 利用表
9、格中的信息 结合四个选项 逐个判断 他们是否正确 不能以偏概全 答案 C 例5 2012年鸡西 晓伟用液化石油气将1kg的水由20 加热至100 水需吸收 J的热量 若不计热量散失 需消耗 kg的液化石油气 c水 4 2 103J kg 液化石油气的热值为q 8 0 107J kg 思路点拨 利用Q吸 cm t计算出水吸收的热量 再根据Q吸 Q放 qm燃料的变形公式求出液化石油气的质量 考点4 热量的计算 3 36 105 4 2 10 3 考点5 热机的工作过程 例6 2011年枣庄 下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况 对图3 2 2中 的补充正确的是
10、 图3 2 2 A 做功冲程 内能转化为机械能 压缩冲程 机械能转化为内能 B 压缩冲程 内能转化为机械能 做功冲程 机械能转化为内能 C 压缩冲程 机械能转化为内能 做功冲程 内能转化为机械能 D 做功冲程 机械能转化为内能 压缩冲程 内能转化为机械能 思路点拨 吸气冲程之后是压缩冲程 机械能转化为内能 压缩冲程之后是做功冲程 内能转化为机械能 答案 C 1 2012年广州 90 的水全部变成125 的水蒸气 则 下列说法正确的是 D A 这些水蒸气的内能比水的小B 液态水分子的间距比气态水分子的大C 水蒸气只能通过热传递的途径变为水D 水分子在125 时比90 时热运动更激烈 2 2012
11、年梅州 下列现象中 能说明分子不停地做无规 则运动的是 C A 细雨蒙蒙C 桂花飘香 B 雪花飞舞D 树叶飘落 3 2011年广州 如图3 2 3所示 把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面 记下测力计的读数 让玻璃板的下表面接触水面 然后稍稍用力向上拉 发现弹簧测力计读数变大 B 其原因是玻璃板与水的接触面之间存在 图3 2 3 A 摩擦力 B 分子引力 C 分子斥力 D 大气压力 4 2011年湛江 城市中到处可见的违章 小广告 严重影响着城市市容市貌 被称为 城市牛皮癣 已成为城市管理中的一大 顽症 在创建 宜居港城 活动中 小敏和同学们一起到街头巷尾用砂纸清除那些违章 小广告 砂纸表面很粗
12、糙 是为了 填 增大 或 减小 摩擦力 过了一会儿 小敏感觉砂纸发热 是因为机械能转化为 能 这是通过 方式改变的 增大 内能 做功 1kg的水温度升高1 需吸收 J的热量 相同质量的水和砂石 若吸收或放出同样多热量 温度变化较大的是 据此可解释沙漠地区的昼夜温差较沿海地区的要 填 大 或 小 5 2011年肇庆 比热容是物质的一种属性 一些物质的 比热容见下表 4 2 103 砂石 大 6 2010年广州 用图3 2 4的装置演示气体扩散现象 其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体 另一瓶装有空气 为了有力地证明气体发生扩散 装二氧化氮气体的应是 填 A 或 B 瓶 根据 的现象可知气
13、体发生了扩散 扩散现象说明气体分子 若实验温度分别为 0 4 20 30 则在 填序号 温度下气体扩散最快 解析 扩散现象是物体内部分子不停地做无规则运动造成的 而不是靠重力作用产生的现象 所以为了有力地证明这点 应该把密度大的二氧化氮气体放在下面 即B瓶装二氧化氮气体 如果A瓶中也有了红棕色的二氧化氮气体 就说明这是二氧化氮气体的分子无规则运动造成的 气体温度越高 气体分子无规则运动越剧烈 扩散过程进行得也越快 答案 B抽去玻璃板一段时间后 A瓶中有红棕色气体 在永不停息地做无规则运动 7 2010年广州 如图3 2 5所示的实验 试管口木塞 冲出的过程中 下列说法正确的是 D 图3 2 5
14、A 试管口出现的白雾是水蒸气B 试管口出现白雾说明水蒸气的内能增加C 能量转化情况与内燃机压缩冲程相同D 水蒸气对木塞做功 水蒸气的内能减少 8 2010年梅州 图3 2 6所示的是电热水器原理的简易示意图 通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态 闭合开关S时 热水器处于 状态 在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后 桶中水的质量为10kg 则把这些水由28 加热到98 时需吸收热量 J 相当于完全燃烧 kg焦炭放出的热量 已知水的比热容为4 2 103J kg 焦炭的热值为3 0 107J kg 加热 2 94 106 0 098 9 2010年茂名 汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成 图3 2 7所示的是汽油机的 冲程 汽油机在某次工作时消耗汽油0 2kg 这些汽油完全燃烧放出 J的热量 汽车汽油机工作过程中 水箱中的水温度会升高 这是通过 的方式使水的内能增加 汽油的热值为4 6 107J kg 压缩 9 2 106 热传递
