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1、2015 年中考复习 专题十五 内能及其利用第一部分：学习目标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(t 2t 1)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
2、 进行简单的计算。7知道热机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。 第二部分 知识回顾一、分子热运动1.物质的构成物质是由大量的分子、原子构成的，分子是保持物质化学性质的最小粒子。分子很小，如果把分子看成一个球形，直径通常只有 1010 m,只有用高倍电子显微镜才能看到。物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，原子又是由原子核和绕核高速旋转的核外
3、电子组成的，原子核又是由质子和中子组成的，质子和中子又是由更小的夸克组成的。2.分子热运动1 扩散现象A.扩散现象：不同的物体在相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散现象。B.扩散现象产生的条件：不同物质（气体、液体、固体）在相互接触时都可以发生扩散现象。一般气体在几秒或几分钟就完成，液体在几日或几月的时间内完成，固体在几年或几十年时间内完成。原因是气体分子运动剧烈，液体次之，固体分子运动缓慢。C.扩散现象产生的原因：分子作无规则运动。D.扩散现象说明：分子在不停地做无规则运动，且分子之间有间隙。E.影响分子扩散快慢的因素:分子的运动速度。温度越高，分子运动越快，扩散就越快，温度越低，分子运动
4、越慢，扩散就越慢。（2）分子的热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种运动叫做分子的热运动。温度越高分子热运动越剧烈。（3）单个分子的运动是看不见的，但是大量的分子运动的宏观表现扩散现象是可以观察到的。3.分子间的作用力（1）当你去拉伸物体时，物体很难被拉长，说明分子间有引力，当你去压缩物体时，物体很难被压缩，说明分子间有斥力。分子间的引力和斥力是同时存在的。（2）引力和斥力的变化规律：分子间的引力和斥力随分子间的距离增大而减小，随分子间的距离减小而增大。当分子间的距离增大时，引力和斥力都减小，斥力减小得快，分子间的作用力表现为引力。当分子间的距离减小时，引力和斥力都增大，斥力增加
5、得更快，分子间的作用力表现为斥力。A、当分子间的距离 d=分子间平衡距离 r 时，引力斥力B、当分子间的距离 d分子间平衡距离 r 时，引力斥力，分子间的作用力表现为引力，固体很难被拉伸，胶水能够粘东西就是因为此时分子之间是引力起主要作用。D、当分子间的距离 d分子间平衡距离 r 的 10 倍时，分子间的作用力十分微弱，可以忽略不计。破镜不能重圆就是这个道理。(3)分子动理论的基本内容：常见的物质是由大量的分子、原子构成的，物质内的分子在不停地做无规则的热运动，分子之间存在着相互作用的引力和斥力。二、内能1.内能：（1）分子动能：物体内部所有分子在不停地做无规则热运动，像所有运动的物体具有动能
6、一样，物体内运动着的分子也具有动能，称为分子动能。（2）分子势能：分子间存在相互作用的引力和斥力。这种作用力好似分子间连着一个看不见的弹簧一样，在弹簧被压缩或被拉伸时，弹簧具有弹性 势能。当分子间距离发生变化时，分子间的“无形弹簧”被压缩或被拉伸，具有的势能叫做分子势能。来源:Zxxk.Com（3）内能概念：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。（4）影响内能的因素：温度，质量，材料，存在状态。（5）物体内能与温度的关系：一个物体在状态不变时，温度越高内能越大，温度越低内能越小，这时改变的主要是分子动能。当状态改变时，尽管温度不变，内能也会改变，这时改变的主要是分子势能
7、。（6）内能与机械能的区别：物体的机械能是指物体宏观运动具有的能量。而内能与物体内分子微观运动紧密相关，与物体宏观运动无关。如：把一个物体放在太阳底下晒，内能增大，机械能不变。把一个物体抬高，机械能增大，内能不变。点拨：一切物体在任何情况下都有内能，千万不要认为 0的物体没有内能。内能具有不可测量性，不可能准确地知道一个物体的内能。内能的改变是通过温度或状态的改变表现出来的。2.物体内能的改变（1）通过热传递改变内能：A、热传递：热量从高温物体传到低温物体，或从高温部分传到低温部分的过程。热传递的方式有三种：传导、对流、辐射。B、热传递发生条件:热传递一定是高温物体反热量传给低温物体，或高温部
8、分传给低温部分，温度相同时停止。C、热量：热传递过程中，传递内能的多少叫做热量，热量是物体内能的改变量。物体吸收热量，内能增加，放出热量，内能减小。通过做功改变内能A、外界对物体做功，物体的内能增加。如：克服摩擦对物体做功，压缩气体对物体做功，弯折、扭转对物体做功，撞击和敲击物体对物体做功。来源:学科网B、物体对外界做功，物体的内能减小。如热水冲开热水瓶塞时会有一团“白雾”产生，就是因为水蒸气的内能减小而液化造成的。C、两种方式改变内能的区别：做功实质是其它形式的能与内能的相互转化，热传递的实质是内能在物体间的相互转移，做功和热传递在改变物体内 能方面具有等效性。来源:学科网三、比热容1.比热
9、容（1）比热容定义：一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。来源:学科网（2）比热容单位：焦/（千克。摄氏度） 符号： J/(Kg.)（3）比热容的物理意义;表示物体吸热或放热本领的物理量。当物体质量、升高（或降低）的温度相同时，吸收（或放出）的热量越多，比热容就越大。（4）比热容是物质的一种属性，它与物体的质量，升高的温度，吸收的热量等因素无关。点拨：1、比热容记忆口诀：容大吸热升温慢，容小吸热升温快。2、水的比热容比较大，在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。2.热量的计算（1）热量的计算公式： 吸热公式
10、 Q 吸 cm(t-t 0) 放热公式 Q 放 cm(t 0-t) 公式中 Q 吸 表示物体吸收的热量。Q 放 表示物体放出的热量。C 表示物质的比热容，m 表示物体的质量，t 0表示物体的初温，t 表示物体的末温，若用t 表示温度的变化量，则上述两个公式可以表达为：Q=cmt（2）运用公式时注意事项：第一，单位要统一，都要用国际单位中的主单位。第二，审 题时要注意“温度升高到.”和“温度升高了.”的区别，“温度升高到”是指物体的末温，“温度升高了.”是指物体温度的变化量。（3）当发生热传递的两个物体达到热平衡时（题目一般会交待“没有热量散失”），高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即
11、Q 吸 Q 放四、热机1.内能的利用方式利用 内能来加热物体,如烧水做饭.利用内能做功,如水蒸气推动蒸气机工作,从能量的转化角度看,这是内能转化为机械能.2.热机定义;把内能转化为机械能的机器.热机原理:把燃料的化学能先转化为内能,再转化为机械能.热机种类:蒸气机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 火箭3.内燃机内燃机的概念:燃料直接在发动机的汽缸中燃烧产生动力的的热机,叫内燃机.内燃机的基本原理:燃料在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气,利用这些燃气推动活塞做功.内燃机种类:最常见的内燃机是以汽油为燃料的汽油机和以柴油为燃料的柴油机4.四个冲程冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸一端运动到另一端的过程,
12、叫一个冲程.一个工作循环:由吸气 压缩 做功 排气四个冲程组成.完成一个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周,飞轮转两周,向外输出一次功.吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞在曲轴的带动下由最上端运动到最下端,活塞上方气缸内的体积增大,压强减小,新鲜空气在大气压的作用下由进气门进入气缸.汽油机除吸进新鲜空气外还吸入汽油.柴油机只吸入新鲜空气.压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞在曲轴的带动下由最下端运动 到最上端,活塞上方汽缸内的体积减小,压强增大,温度升高.压缩冲程将机械能转化为内能.柴油机被压缩的体积更小,压强更大,温度更高,压缩后的温度会超过柴油的着火点.(5)做功冲程:进气门和排气门都
13、关闭,汽油机在压缩冲程末时火花塞点火,混合的气体剧烈燃烧,柴油机是在压缩冲程末喷油嘴喷出雾状的柴油,因为气缸内空气温度达到柴油的着火点,柴油立即燃烧,汽缸内的温度,压强急剧上升,高温,高压的燃气推动活塞向下运动,连杆带动曲轴旋转.四个冲程中只有做功冲程实现了人们希望的内能转化为机械能的过程.(6)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞由下向上运动,废气随着活塞的上行被 排出汽缸.点拨：活塞运动一次飞轮转半圈，也就是说：飞轮转一圈，有两个冲程。四个冲程一个工作循环，飞轮转两圈，所以两圈中只有一次做功冲程。5.汽油机和柴油机的相同点与不同点汽油机 柴油机相同点1.都是燃料在汽缸内燃烧2.都 是将内
14、能转化为机械能的机器3.汽油机的火花塞和柴油机的 喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末4.都 是由吸气 压缩 做功 排气四个总和构成一个工作循环,曲轴和飞轮罢两周,对外做功一次5.排气冲程排出废气的过程相同构造 汽缸顶部有火花塞来科网 ZXXK 汽缸顶部有喷油嘴燃料 汽油 柴油吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合 物 只吸入空气压缩冲程压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积(汽缸体积)的 1/6-1/9,机械能转化为内能.压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积(汽缸体积)的 1/16-1/22.机械能转化为内能.点火方式压缩冲程末,火花塞产生电火花,点燃燃料,称为点燃式.压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷进雾状柴油
15、,遇到温度超过柴油着火点的空气自动点燃,称为压燃式.做功冲程高温高压的气体推动活塞做功,气体内能减少,转化为飞轮的机械能,内能转化为机械能.燃气压强可达30 到 50 个大气压高温高压的气体推动活塞做功,气体内能减少,转化为飞轮的机械能,内能转化为机械能.燃气压强可达 50 到 100个大气压效率 效率低 20%-30% 效率高 30%-45%来不同点应用 机体轻便,主要用于汽车,飞机,摩托车 机体较重,主要用于载重汽车,大型拖拉机,火车,轮船五、热机的效率1.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的比值.叫做这种燃料的热值.(2)物理意义:燃料的热值表示一定质量的不同燃料在
16、完全燃烧时所放出热量的多少.(3)热值是燃料本身的一种特性,反映燃料燃烧时放热本领强弱的物理量.同种燃料的热值不随燃烧充分与否而改变,不随燃料质量的改变而改变,每种燃料都有自己一个确定的热值,不同燃料的热值一般不同.(4)热值的定义式:q= mQ放(5)燃料燃烧放出热量计算的公式选择:Q 放 =mq 或:Q 放 =Vq （根据热值单位选择）2.热机效率(1)燃料的利用率:被我们利用了的热量与燃料完全燃烧释放出的总能量的比值. 公式： = 放吸Q影响燃料利用率的因素有:一是燃料不可能完全充分燃烧,二是燃料燃烧放出的热量大部分被散失掉了,只有一小部分被有效利用.(2)热机的效率:用来做有用功的那部分能量各燃料完全燃烧放出的热量之 比, = 1总有 用热机效率较低的原因:燃料在气缸中不可能完全燃烧,燃料的化学能不能全部转化为内能,在排气
