《熱與能》全章復(fù)習(xí)與鞏固--內(nèi)能及其利用(提高)知識(shí)講解

1、熱與能全章復(fù)習(xí)與鞏固-內(nèi)能及其利用（提高）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識(shí)擴(kuò)散現(xiàn)象。2、內(nèi)能、熱量的概念，影響內(nèi)能的因素，改變內(nèi)能的途徑。3、比熱容的概念、單位、意義及其應(yīng)用。4、熱量的計(jì)算。5、熱機(jī)的工作原理及能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。6、燃料的熱值及熱機(jī)效率?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】擴(kuò)散現(xiàn)彖（分子熱運(yùn)動(dòng)Tl分子間的作用力內(nèi)能的定義及副向因素C敝功 內(nèi)能，改變內(nèi)能的方用內(nèi)燃機(jī)的工作原理蟋料的熱值 裝機(jī)的敕率I熱傳那加效！I內(nèi)能的利用r-I敝功，裝機(jī)I比熱容的定義、單位、及物理意義物量的定義、單位f物體吸、放熱的計(jì)算：Q-cnAt 熱量的計(jì)售1I燃料完全燃燒放效的計(jì)售士 Q=mq【要點(diǎn)梳理】知識(shí)點(diǎn)一、分子熱運(yùn)動(dòng)1、大部分物質(zhì)是由

2、大量分子構(gòu)成的（有一些物質(zhì)是由原子或離子構(gòu)成的）。2、分子在永不停息地作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象是分子作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的例證。所謂擴(kuò)散是指兩種不同 的物質(zhì)相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體之間、液體之間和氣體之間。擴(kuò)散現(xiàn)象表明，一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。3、分子之間既有引力，又有斥力。要點(diǎn)詮釋?zhuān)何矬w內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做分子熱運(yùn)動(dòng)。溫度的高低是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的標(biāo)志。 溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越快，擴(kuò)散越快。知識(shí)點(diǎn)二、內(nèi)能物體內(nèi)部大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的能量叫分子動(dòng)能。由于分子之間有一定的距離，也有一定 的作用力，因而分子具有勢(shì)能，稱(chēng)為分子勢(shì)能。物體內(nèi)部

3、所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫 物體的內(nèi)能。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、單位：焦耳，符號(hào) J2、同一個(gè)物體，它的溫度越高，內(nèi)能越大。物體內(nèi)能的大小，除與溫度有關(guān)外，還與物體的體積、 狀態(tài)、質(zhì)量等因素有關(guān)。3、一切物體都有內(nèi)能4、內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別物體的內(nèi)能大小與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)以及分子間的相互作用情況有關(guān)，是物體能量的微觀表 現(xiàn)；物體的機(jī)械能則與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況及相對(duì)位置有關(guān)，是物體能量的宏觀表現(xiàn)。物體的內(nèi) 能在任何情況下都不會(huì)為零(因?yàn)榉肿硬煌５刈鰺o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)總有動(dòng)能)，而物體的機(jī)械能可以相對(duì)為零。所以內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量。5、內(nèi)能的改變，通過(guò)做功和熱傳遞這兩種方法都可以改變

4、物體的內(nèi)能。知識(shí)點(diǎn)三、比熱容單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1C所吸收的熱量叫做物質(zhì)的比熱容。符號(hào)c,單位為焦每千克攝氏度，符號(hào)為J/(kg C)。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，(1)同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收(或放出)熱量的多少及溫度的改變無(wú)關(guān)。(2)同一種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下比熱容不同，如冰、水的比熱容是不同的。2、水的比熱容比較大，是 4.2X103j/(kg C)。主要表現(xiàn)：(1)由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多， 我們用水作為冷卻劑和取暖用。(2)由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度

5、卻改變不多， 這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天，太陽(yáng)曬到海面上，海水的溫度升高過(guò)程中吸收大量的熱，所以人們住在 海邊并不覺(jué)得特別熱； 冬天，氣溫低了，海水由于溫度降低而放出大量的熱，使沿海氣溫降得不是太低，所以住在海邊的人又不覺(jué)得特別冷。 Q3、公式： c =mt4、熱量的計(jì)算公式：Q=cm At,式中Q表示物體吸收或者放出的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，At表示溫度的變化量。物體吸收或放出熱量的多少由物體的比熱容、物體的質(zhì)量和物體的溫度升高(或降低)的乘積決定,跟物體的溫度高低無(wú)關(guān)。知識(shí)點(diǎn)四、熱機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為熱機(jī)。熱機(jī)常見(jiàn)種類(lèi)有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)

6、機(jī)，等等。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?、內(nèi)燃機(jī)及其工作原理(1)內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)的一種，內(nèi)燃機(jī)在氣缸里燃燒燃料，通常為汽油或柴油。(2)內(nèi)燃機(jī)的工作原理。燃料在氣缸里燃燒時(shí)生成高溫高壓的燃?xì)?，用?lái)推動(dòng)活塞做功?；钊?過(guò)連桿使內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)其他機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程，活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程，汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。在一個(gè)工作循環(huán)中，汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。四個(gè)沖程中只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程都是靠 飛輪慣性完成的。一個(gè)工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化，在壓縮過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

7、在做功過(guò)程中， 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2、汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)個(gè)同點(diǎn)相同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)(1)構(gòu)造基本相同構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴都是燃料在氣缸內(nèi)點(diǎn)火方式玉縮沖程末由火花塞放出電火 花點(diǎn)燃，稱(chēng)點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴 霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。動(dòng)燃燒，稱(chēng)壓燃式(2)都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化燃料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣 混合物柴油、吸氣沖程吸進(jìn)氣缸的只是空 氣為機(jī)械能。(3)每一個(gè)工作循 環(huán)都是由吸氣、壓 縮、做功、排氣四 個(gè)沖程組成。壓縮比玉縮沖程末氣體體積被壓縮為 吸進(jìn)體積的1/8左右。壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸 進(jìn)體積的1/16左右。效率效率較低20%至

8、30%效率較高30%至45%用途輕便，多用于汽車(chē)、飛機(jī)、小型笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車(chē)、農(nóng)機(jī)具輪船等重型機(jī)械3、汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)：包括蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)兩種，通過(guò)高溫高壓的水蒸氣或燃燒燃料產(chǎn)生的燃?xì)馔?動(dòng)一系列渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他大型機(jī)械工作。4、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：空氣從噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的前部進(jìn)入，并被渦輪機(jī)壓縮。壓縮空氣進(jìn)入燃燒室與燃料混 合后燃燒，高溫高壓燃?xì)庀蚝蟛繃娚洚a(chǎn)生推動(dòng)力。它們的工作過(guò)程可歸納為進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣。5、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)：除帶有燃料之外，還帶有助燃劑，因此可以在地球大氣層外工作。燃料和助燃劑 混合燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庀蚝髧姵觯a(chǎn)生巨大的推動(dòng)力。知識(shí)點(diǎn)五、燃料的熱值及熱機(jī)

9、的效率1、燃料的熱值 燃料在燃燒過(guò)程中，儲(chǔ)藏在燃料中的化學(xué)能被釋放，轉(zhuǎn)化成周?chē)矬w的內(nèi)能。燃燒 質(zhì)量相同的不同燃料，放出的熱量一般不同，物理學(xué)中把1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，符號(hào)是 q,熱值的單位是焦每千克(J/kg)。熱值是反映燃料燃燒釋放能量的本領(lǐng)大小的物 理量，所謂 完全燃燒”是指全部燒完燒盡的意思， 即燃料的燃燒必須是與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應(yīng)， 這是一個(gè)理想的燃燒過(guò)程，在實(shí)際中是難以實(shí)現(xiàn)的，所以由Q=mq計(jì)算出的理論值與實(shí)際有較大的差異(與實(shí)際燃燒條件有關(guān))。熱值是燃料本身的一種特性，同種燃料的熱值不隨燃燒充分與否而變，不隨 燃料質(zhì)量的大小而變，即每種燃料

10、都有一個(gè)確定的燃燒值，不同燃料的燃燒值一般不同。2、熱機(jī)的效率 在熱機(jī)中，用來(lái)做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱 機(jī)的效率。燃料在熱機(jī)中燃燒時(shí)，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內(nèi)能只有一 部分用來(lái)推動(dòng)熱機(jī)的運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)化為熱機(jī)的機(jī)械能，其余的能量在廢氣、散熱、機(jī)械摩擦中損失掉了， 其中廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機(jī)的效率是熱 機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。3、提高熱機(jī)效率的途徑(1)在設(shè)計(jì)和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。(2)在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)

11、。例如加潤(rùn)滑劑以保證良好的潤(rùn)滑，減小摩擦；運(yùn)動(dòng)零件 之間的間隙要調(diào)整得當(dāng)，減小摩擦和防止漏氣。(3)充分利用廢氣帶走的能量。例如熱電站就是利用廢氣來(lái)供熱的，這種既供電又供熱的熱電站,比一般的火電站，燃料的利用率將大大提高。【典型例題】類(lèi)型一、基礎(chǔ)知識(shí) 1、下列幾種說(shuō)法中說(shuō)明分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，正確的是()A、食鹽在水中溶解，使水全部有了咸味B、燒開(kāi)水時(shí)，水蒸氣不斷地上升C、室內(nèi)掃地時(shí)，在陽(yáng)光照射下看見(jiàn)塵土飛揚(yáng)D、夏天吃冰棍時(shí)，打開(kāi)包裝紙會(huì)看見(jiàn)白色氣體E、空氣定向運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)F、水由高處流向低處【答案】A【解析】A、食鹽放入水中溶解從而使水變咸，是因?yàn)槭雏}分子和水分子彼此進(jìn)入對(duì)方造成的；

12、B、燒開(kāi)水時(shí)水蒸氣上升，是汽化現(xiàn)象，上升的水蒸氣是大量的水分子組成的，汽化使得其密度變小，在浮 力作用下上升，不能說(shuō)明它們?cè)谧鰺o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；C、塵土飛揚(yáng)是塵土小顆粒的運(yùn)動(dòng)，塵土小顆粒不是分子，且這種運(yùn)動(dòng)是掃帚施力造成的；D、白色氣體是空氣中的水蒸氣液化成的小水珠；E、風(fēng)的形成是空氣分子的定向運(yùn)動(dòng)，是對(duì)流而不是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)形成的；F、水的流動(dòng)是在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)該注意的是，擴(kuò)散現(xiàn)象是大量分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而擴(kuò)散現(xiàn)象的判斷就更確切一些，不同的物 質(zhì)相互接觸時(shí)，僅僅由于分子的運(yùn)動(dòng)而彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，與擴(kuò)散現(xiàn)象容易混淆的是對(duì)流，而對(duì)流是 在壓力的作用下大量分子的定向運(yùn)動(dòng)。【總結(jié)升華】

13、分子不能被肉眼看到，這些看來(lái)不起眼甚至似乎“挨不著邊”的地方，卻是解題的關(guān) 鍵!這方面沒(méi)有捷徑，只能靠一點(diǎn)一滴的積累，逐步使思維深入，逐漸使思路開(kāi)闊。舉一反三：【變式】下列事例中，不能說(shuō)明分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的是（）A.打開(kāi)香水瓶，不久滿屋子都聞到香氣B.衣柜中的衛(wèi)生球，過(guò)一段時(shí)間后體積變小甚至消失了C.打掃教室地面時(shí)，在陽(yáng)光下看到灰塵在空中飛舞D.將一滴紅墨水輕輕滴在一杯水中，過(guò)一段時(shí)間后，整杯水變紅了 【答案】C2、下列說(shuō)法中正確的是A物體的溫度越高，它的內(nèi)能越大B溫度為0c時(shí)，物體仍具有內(nèi)能 C物體的內(nèi)能等于物體的分子動(dòng)能 D分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與溫度無(wú)關(guān) 【答案】B【解析】物體的內(nèi)能是物

14、體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能總和，組成物體的分子在 永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)，當(dāng)溫度為零時(shí)，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)仍然存在，所以分子動(dòng)能總是存在的，物體 的內(nèi)能不可能為零。對(duì)于內(nèi)能和溫度的關(guān)系，由于溫度不是決定內(nèi)能大小的惟一因素，所以我們描述溫 度和內(nèi)能的關(guān)系時(shí)，只能講一個(gè)物體的溫度升高，內(nèi)能將會(huì)增加，因此，本題的答案為Bo【總結(jié)升華】 物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)。對(duì)于同一物體來(lái)說(shuō)，溫度升高內(nèi)能增 加，溫度降低，內(nèi)能減少。 舉一反三：【變式】以下說(shuō)法正確的是：A、物體的溫度升高，內(nèi)能一定增加。 B、物體的內(nèi)能增加，溫度一定升高。 C、物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加。 D、物體內(nèi)能

15、增加，一定吸收了熱量。【答案】A、質(zhì)量不同，初溫相等的大、小兩個(gè)鐵塊，吸收了相等的熱量后將它們接觸，則（A、內(nèi)能從質(zhì)量大的鐵塊傳遞到質(zhì)量小的鐵塊上B、內(nèi)能從質(zhì)量小的鐵塊傳遞到質(zhì)量大的鐵塊上C、大小兩個(gè)鐵塊之間沒(méi)有發(fā)生熱傳遞D、條件不足，無(wú)法判定【思路點(diǎn)撥】 物體之間能不能發(fā)生熱傳遞，要看物體之間是否存在溫度差。當(dāng)大、小兩個(gè)鐵塊吸收 了相同的熱量后，要分析它們的末溫是否相同，這要根據(jù)公式去分析?！敬鸢浮緽【解析】設(shè)大、小鐵塊的質(zhì)量分別為 mi和m2 ,吸熱后的末溫分別為ti和t2 ,又知初溫相同, 即t01=t02 ,吸收的熱量相同，即 Q吸1=Q吸2 ,由于是同種物質(zhì)，比熱相同，所以Q殘L%,

16、 4廣明也一如），又mim2 ,所以由以上各式解得 tit2 ,即小塊鐵比大塊鐵的末溫高，所以會(huì)發(fā)生傳遞，并且熱量 從溫度高的小鐵塊傳向溫度低的大鐵塊?！究偨Y(jié)升華】 本題考查了比熱容的概念、熱平衡方程、熱量公式，能確定甲乙兩金屬塊的末溫關(guān)系 是本題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式】質(zhì)量為 2kg的水，溫度由30c升高了 50C,吸收多少熱量？【答案】4.2X105J【解析】由Q吸=cm A t可知。物體升高溫度 A t=50 C ,而原來(lái)的溫度 30c在本題中無(wú)實(shí)際意義。、如圖所示為四沖程內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程的示意圖，箭頭表示活塞的運(yùn)動(dòng)方向。請(qǐng)你結(jié)合氣門(mén)的 位置做出判斷，其正確的工作順序是甲乙 丙 丁A甲、

17、丁、乙、丙B.乙、丙、丁、甲C.丙、甲、乙、丁D. 丁、甲、丙、乙【答案】D【解析】吸氣沖程進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，活塞向下運(yùn)動(dòng)；壓縮沖程，氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)；做功沖程, 氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)；排氣沖程，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)?！究偨Y(jié)升華】 根據(jù)活塞和氣門(mén)的情況來(lái)判斷內(nèi)燃機(jī)的沖程。舉一反三：【變式】下列說(shuō)法正確的是A.四沖程汽油機(jī)在做功沖程中，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B.四沖程汽油機(jī)在壓縮沖程中，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.人類(lèi)鉆木取火的過(guò)程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.水被燒開(kāi)時(shí)，壺蓋被水蒸氣頂起，這個(gè)過(guò)程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】A類(lèi)型二、知識(shí)運(yùn)用甲、乙兩個(gè)物體初溫相同，它們的質(zhì)量之比收的熱量是甲吸收熱量

18、的 3倍后，將它們接觸，則(A、它們之間沒(méi)有發(fā)生熱傳遞B、熱從甲傳向乙【思路點(diǎn)撥】因?yàn)榧?、乙初溫相同，它們都吸收熱?2:3 ,它們的比熱容之比為 3:1 ,如果在乙吸C、熱從乙傳向甲 D、無(wú)法判斷可能升高的溫度是不同的，也就是末溫不同，那么誰(shuí)的末溫高，誰(shuí)就是放熱的，誰(shuí)的末溫低，誰(shuí)就是吸熱的。根據(jù)題目中所給出的已知條件，算出它 們升高的溫度之比，便可知道誰(shuí)的末溫高。因?yàn)閮准祝航硪? 2:3 ,，：匚乙=3:1,3(2甲=0匕,由公式Q = eM變形得母。立所以二 占11通過(guò)以上計(jì)算可知，乙物體升高的溫度高，末溫也高，所以是乙向甲傳遞熱量，應(yīng)選Co【總結(jié)升華】 本題考查了比熱容的概念、熱平衡方程、熱量公式，能確定甲乙兩金屬塊的末溫關(guān)系 是本題的關(guān)鍵。軍尸6、如圖所示，燒瓶中裝有 0.3kg煤油，電阻絲的阻值為10Q,閉合開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑 片，當(dāng)電流表的示數(shù)為 2A時(shí)通電5min,煤油的溫度由20c升高到30C。c煤油=