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1、第第五五讲内能内能 内能的利用内能的利用考点 梳理知识点一、物质的构成常见的物质是由极其微小的粒子、构成的。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：不同的物质在相互时彼此进入对方的现象叫做扩散。它表明了分子在运动。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。知识点1 分子热运动分子原子10-10接触不停地做无规则温度剧烈三、分子间的作用力1.分子间的作用力：分子之间存在，如被紧压在一起的表面光洁的铅柱很难被分开；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
2、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：常见的物质是由大量的、构成的；物质内的分子在做热运动；分子之间存在和。引力斥力斥力引力分子原子不停地引力斥力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、咸菜腌咸等；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、液态和气态的特征物态微观特性宏观特性分子间距离分子间作用力 有无一定形状 有无一定体积固态很小很大有有液态
3、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。做无规则运动引力温度一、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。知识点2 内能动能分子势能焦耳（J）大内能二、物体内能的改
4、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.转移转化温度差相等减少增加增加减少2.热量量：在热传递过程中，传递叫做热量。热量的单位是。能量的多少能量的多少焦耳（焦耳（J）热传递做功联系热传递和做功都能改变物体的内能，它们在改变物体的内能上是等效的1.内能改内能改变和温度改和温度改变之之间的的联系系2.对热量量的的理理解解：热量是反映物体内能改变量的一个物理量，物体吸收（放出）多少焦耳的热量，
5、就表明这个物体的内能增加（减少）多少焦耳。热量是指在热传递过程中能量改变的多少，是一个过程量，只能用“吸收”和“放出”来描述，不能说物体中含有多少热量。夺分点拨示例2关于物体的内能，下列说法错误的是()A一切物体，不论温度高低，都具有内能B钻木取火是利用做功来改变内能的C物体温度不变，内能一定不变D热量总是从内能多的物体传递给内能少的物体C一、比热容1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的与它的质量和升高的的乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。2.单位： 。3.物理意义：表示物质吸热（或放热）本领的物理量。4.影响因素：比热容是物质本身的一种性质，其大小与物质的种类、状态有关
6、，与物体吸收或放出的热量、质量、体积、温度、形状等均无关。知识点3 比热容热量温度焦每千克摄氏度J/（kg）二、热量的计算1.计算公式： 。（式中t表示物体升高或降低的温度）2.吸热公式： ；放热公式：。Q=cmtQ吸=cm（t-t0）Q放=cm（t0-t）1.水的比热容大的实际意义（1）降温或取暖（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大）；（2）调节气候（一定质量的水吸收或放出很多的热量，而自身温度变化不大）。2.应用热量公式计算时须注意：“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的是物体温度的改变量；“升高到”“降低到”对应的是物体的末温。标准大气压下，水的沸点为100。夺分
7、点拨3.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）示例3小婷用同一热源加热质量相等的水和煤油，观察到煤油的温度比水的温度升高得快。若水和煤油的比热容分别用c水和c煤油表示，则下列说法正确的是()Ac水c煤油Bc水c煤油C水的质量减半时，比热容变为原来的一半D煤油吸收的热量越多，其比热容越大A一、热机1.热机：利用做功的机器叫做热机。2.工作原理：燃料的能燃烧能做功能。3.内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，分为汽油机和柴油机。知识点4 热机内能化学内机械二、汽油机冲程吸气冲程压缩冲程做
8、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打开关关闭关关闭打开打开向下运向下运动向下运向下运动机械机械内内内内机械机械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
9、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。示例4如图是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖迅速飞出。这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同()A吸气冲程B压缩冲程C做功冲程D排气冲程C一、燃料的热值1.定义：某种燃料燃烧放出的热量与其质量之，叫做这种燃料的热值。2.单位： 。3.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。4.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。知识点5 热机的效
10、率完全比焦每千克（J/kg）种类Q放=mqQ放=Vq二、热机的效率1.定义：用来做的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之_，叫做热机的效率。2.公式： 。【说明】热机工作时总是有能量的损失，因此热机效率总是小于1。3.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；设法利用废气的能量；保持良好的润滑，减小摩擦。有用功比=W有/Q放1.热机效率的实际意义：热机效率的高低是反映热机性能的一个标志，效率越高的热机，性能就越好。2.热效率的相关计算公式夺分点拨类型能量转换计算公式煤炉化学能内能=Q吸/Q放cmt/(mq)热机化学能机械能=W机/Q放Fs/(mq)太阳能热水器太阳能内能=Q吸/
11、W太阳cmt/(P辐射St)电热水器电能内能=Q吸/W电cmt/(P电t)火力发电化学能电能=W电/Q放P电t/(mq)光伏发电太阳能电能=W电/Q太阳P电t/(P辐射St)示例5甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是()A甲热机消耗的燃料多B甲热机比乙热机做功少C甲热机的功率比乙热机的小D做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多D1.能量的转化:在一定的条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如：摩擦生热，机械能转化为能；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为能。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，或者从一个物体到其他物体，而在转化和转移的过程
12、中，能量的总量。知识点6 能量的转化和守恒内电消灭产生转化转移保持不变永永动机机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器叫做永动机，大量研究表明，永永动机是不可能被制造出来机是不可能被制造出来。夺分点拨示例6下列关于能量的说法正确的是()A洗衣机工作时是将机械能转化为电能B用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移C电水壶工作时是将内能转化为电能D能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少B命题点：分子热运动1.如图所示，在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开，抽掉玻璃板后，比空气密度大的二氧化氮能进到上面的瓶子里去，这种现象叫做；在气温高的
13、夏天和气温低的冬天做该实验，夏天能更快看到实验现象，说明温度越，分子无规则运动越剧烈。教材图片解读扩散现象高命题点：分子间的作用力2.把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面（例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板），读出测力计的示数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，如图所示，看到弹簧测力计的示数（选填“变大”“变小”或“不变”），产生这个现象的原因是.。变大分子之间存在引力命题点：改变物体内能的方式3.冬天手冷时，我们经常将两只手相互搓搓使手暖和，这是通过的方式改变了手的内能，使手的内能（选填“增大”“减小”或“不变”，下空同），温度升高。小明从滑梯上滑下的过程中，他的重力势能，在
14、这一过程中，小明感觉到臀部发热，这说明通过的方式可以改变物体的内能。做功增大减小做功命题点：热学综合4.下列关于如图所示实验的说法错误的是()A.试管口出现的白雾是液化的结果B.该实验基本能反映热机的工作原理C.木塞冲出的过程机械能转化为内能D.该实验可以说明做功能改变物体的内能C命题点：能量守恒定律5.如图是小球在地面弹跳的频闪照片，分析图片后得到小球的弹起的高度逐渐降低，同时小球会变热，这是因为小球在弹跳过程中有一部分_转化为内能，而能量的总量（选填“增大”“减小”或“不变”）。机械能不变命题点：能量守恒定律的应用6.如图是一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动又带动
15、抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机_（选填“能够”或“不能够”）永远工作下去，原因是_。不能够违背了能量守恒定律考法 聚焦重难点样题1下列实例中,通过热传递方式改变物体内能的是;通过做功方式改变物体内能的是(均选填序号)冬天用呼出的气暖手把刚煮熟的鸡蛋放在冷水中冷却冬天用力搓手暖手把牛排放在高温的铁板上烤熟锯木头时锯条发热病人发烧时将冷毛巾放在头部降温刀具在砂轮上磨得发烫用手来回弯折铁丝,铁丝变热焦点1 改变物体内能的方式(重点)1.央视新闻30分栏目报道了市民常用的色彩鲜艳的仿瓷餐具存在安全隐患质检部门把抽检的仿瓷餐具,放在沸水中加热,加热过程中利用的方式使仿瓷餐具的内能 (
16、选填“增大”“减小”或“不变”),温度升高,同时释放出刺鼻呛眼的甲醛气体,严重危害人体健康该现象说明温度越高,分子的无规则运动越热传递增大剧烈对应训练样题2利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，燃料油的热值为4.5107J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为J，这些热量可以使kg的水温度升高50。水的比热容为4.2103J/（kg）6.31093104焦点2 热量的相关计算（重点）样题3东东家购买某型号的四轮汽车的质量为1.6t，假期全家开车去某地旅游，下车时观察里程表确定汽车行驶144km，所用的时间为2h，消耗汽油12L（假设汽油完全燃
17、烧），汽车发动机在这段时间内的功率为15kW，则汽车行驶过程中的牵引力为N，汽车发动机的效率为。（已知汽油=0.8103kg/m3，q汽油=4.5107J/kg）75025%2.新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量为J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把kg的水从20加热至沸腾。c水=4.2103J/（kg）4.2108500对应训练3.为减少秸秆燃烧对环境的影响，各地兴建了一些秸秆燃烧为主的火力发电站，利用科学的方法和技术使秸秆充分燃烧，合理地利用了秸秆。某秸秆发电站一年可燃烧的
18、秸秆可达1800t，则这些秸秆完全燃烧放出的热量为J；若这些热量全部转化为电能，一年可发电_kWh。（秸秆的热值约为1.5107J/kg）2.710137.5106样题4用稳定的热源给一个物体均匀加热,得到它的熔化图像如图所示,那么该物体在固态时的比热容与液态时的比热容之比是()A.12B.11C.14D.21C焦点3 比热容的理解及其应用(重点)4.比热容是物质的一种属性,不只和物质的有关,还和物质的有关我们通常把烧红的铁丝放入水中冷却,这是利用了水的较大的性质;水稻是喜温植物,春季育秧时,农民通常在傍晚向秧田灌水,早晨再将水放出,以防霜冻,这是因为水的较大,当气温降低时,水能放出较多的热量
19、种类状态比热容比热容对应训练5.益阳市建有大量的绿地,绿地中的人工湖具有“吸热”功能,盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”若某一人工湖湖水的质量为1.0107kg,水温升高2,则湖水吸收的热量为J;若这些热量被同等质量的砂石吸收(c砂 石=(1/2)c水),则砂石升高的温度为 c水=4.2103J/(kg)8.410104素养提示 突破重点实验1.实验测量工具：温度计、秒表、天平。2.实验方法：转换法。（1）升高相同的温度，通过加热时间反映物质吸收热量的多少，进而判断物质的吸热能力，加热时间长的物质吸热能力强；（2）加热相同的时间，通过温度计示数的变化来判断物质的吸热能力，温度计示数变化大
20、的物质吸热能力弱。实验比较不同物质的吸热情况3.实验操作要点及注意事项：（1）温度计的原理、使用及读数；（2）实验器材的组装：在组装器材时，先确定石棉网的位置，再确定烧杯和温度计的位置;（3）实验对象的选择：质量、初温相同的不同物质;（4）选用相同的热源：保证加热相同时间时，物质吸收的热量相等；（5）用相同规格的电加热器代替酒精灯的优点：更准确地控制相同时间内提供相同的热量；（6）实验中用搅拌器不断搅拌：使物质均匀受热。4.实验数据及实验分析：（1）图像、表格的数据的提取与分析。（2）实验结论的总结。（3）实验的评估与改进。（4）比热容的相关计算：c=Q吸/(mt)。（5）水的比热容较大的应用
21、：汽车发动机用水做冷却剂、暖气用水做介质。样题 为比较两种液体的吸热能力，小军用图甲中两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和钟表。收集的实验数据记录如下表。（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是。（2）实验中，用加热时间间接反映液体吸收热量的多少。这种物理研究方法叫。26转换法（3）通过分析表中数据可知，质量相同的液体1和液体2，加热相同的时间时，（选填“液体1”或“液体2”，下空同）的温度变化较小，表明的吸热能力较强。物理上用这个物理量来描述物质的吸热能力。液体1液体1比热容（4）如果升高相同的温度，质量相同的液体1和液体2，（选填“液体1”或“液体2”）加热的时间更长。液体1（1
22、）安装实验器材时，应按照（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行。（2）测量出体积相同的液体1和液体2，然后安装仪器，并记下它们的初始温度。请你找出上述叙述中的错误并改正：“.。（3）若液体1的比热容是4.2103J/（kg），分析表中的数据可知，液体2的比热容是J/（kg）。自下而上 体积相同的液体1和液体2”应改为“质量相同的液体1和液体2”2.1103问题补充（4）在对实验进行反思时，小军认为原方案有需要两次加热的特点，因此改进方案并设计了如图所示的装置，与原方案相比，该方案除了克服上述缺点外，还具有的优点是：._ 能使液体1和液体2在相同时间内吸收的热量相等考场 走进益阳中考1.(
23、2019益阳)关于物质的构成与分子热运动,下列说法正确的是()A.物质是由分子原子组成,原子由质子和中子组成B.光学显微镜能分辨出组成物质的分子原子C.两块经打磨后的铅块紧压后结合在一起,说明分子间只存在引力D.在一小杯清水中滴入红墨水,一段时间后整杯水变红,这是扩散现象D命题点1 分子动理论2.(2012益阳)下列有关能量转化或转移的说法中正确的是()A.电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能B.古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能C.内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能D.冷天搓手感到手掌发热,这是通过热传递的方式将机械能转移为内能B命题点2 能量的转化和转移改变内能的方式3.(
24、2017益阳)下表列举了部分物质的比热容我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质,把燃料燃烧产生的热量带到房屋中供人们取暖,这是利用了水的的性质;现有2kg的煤油吸收了4.2104J的热量后,它的温度将变化比热容较大10命题点3 比热容的理解及应用4.(2016益阳)如图所示是汽油机工作时的四个冲程,其中属于做功冲程的是( )C命题点4 热机的四个冲程5.(2018益阳)下列关于热值的说法正确的是()A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值B.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多C.燃料燃烧不完全时热值变小D.燃料的热值是燃料本身的一种特性,与其他因素无关D命题点5 热值的理解6.(2018益阳)关于热机
25、的效率,下列说法正确的是()A.一般情况下,柴油机的效率比汽油机的高B.热机的效率越高,在做功同样多的情况下消耗的能量越多C.热机的效率越高,说明做功越快D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的A命题点6 热机效率的理解及应用7.(2017益阳)为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是()A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间D8.(2019益阳)用电加热器烧杯温度计钟表等实验器材来比较甲乙两种液体的吸热能力(1)设计实验时
26、,需要对变量进行控制,下列变量控制中错误的是;(选填字母代号)A.两个烧杯的规格相同B.两个电加热器的规格相同C.甲乙两种液体的体积相同D.甲乙两种液体的初温相同C命题点7 比较两种物质的吸热能力(2)请设计一个实验数据记录表格;(3)如图是根据实验数据描绘的图像,分析图像可知,比热容大的是 (选填“甲”或“乙”)乙9.(2016益阳)质量为100kg的水温度从20升高到70时,吸收的热量是J,这些水吸收的热量相当于完全燃烧kg焦炭所放出的热量c水=4.2103J/(kg),q焦炭=3.0107J/kg2.11070.7命题点8 热值与热量的相关计算10.(2019益阳)某居民家安装了一台电热水器,其铭牌标示如表所示加满20的水后加热至70,已知水的密度水=1.0103kg/m3,水的比热容c水=4.2103J/(kg),干木材的热值q=1.2107J/kg(1)水需要吸收多少热量?(2)电热水器正常工作时至少需要多长时间?(3)如果用干木材替代电热水器烧水,效率为14%,需要多少干木材?解:(1)由=m/V可得,水的质量:m=水V=1.0103kg/m34010-3m3=40kg,20的水加热至70,则水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2103J/(kg)40kg(70-20)=8.4106J;
