内能与热机

第十一讲内能与热机中考热点本讲中关于温度的考查要求不高．只要求同学们能知道生活中常见的温度值、知道常见液体温度计的原理和使用方法，认识物理与社会的关系，能通过热岛效应了解环境温度对人们生活的影响．关于物体内能的考查，一般是通过具体事例说明内能与温度的关系；通过生活实例和简单实验，归纳热传递和做功是改变物体内能的两个途径．有关比热容的概念，一般考查其与自然、生活和社会的联系．考点精讲1．温度物体的冷热程度叫温度，测量温度的工具叫温度计．摄氏温度的规定：把冰水混合物的温度规定为0度，把1个标准大气压下沸水的温度规定为100度，0度和100度之间分成100等份，每一份叫做1摄氏度，用符号1℃表示．在国际单位制中，温度的单位是开尔文，用符号K表示。2．温度计(1)原理：利用液体热胀冷缩的性质．(2)常用温度计：实验用温度计、体温计、寒暑表．(3)实验用温度计的使用方法：①使用前，先观察温度计的零刻度、量程和分度值．②使用时，温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不要碰到容器壁，待温度计示数稳定后再读数．③读数时，玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平．3．内能与热机(1)内能①物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．因为内能和温度有关，所以也称为热能．一切物体都有内能．②改变物体内能的方法有两种：做功和热传递，做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。(2)比热容单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，单位质量的某种物质，温度降低1℃放出的热量在数值上也等于它的比热容．比热容的单位是J／(kg·℃)，水的比热容是4．2×103J／(kg·℃)．物质在温度变化时吸收或放出的热量，可用下列公式计算：吸热公式Q吸=cm(t一tn)；放热公式Q放=cm(t0一t)；以上两个公式可用热量计算公式Q=cm△t来表示．(3)内能的利用燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧的过程中，燃料的化学能转化成内能，即释放出热量．1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，热值的单位是J／kg．炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率．提高炉子效率的措施：①使燃料充分燃烧；②减少热损失．内能的两种重要应用：加热和做功．利用内能做功的机器叫热机．(4)热机①内燃机的工作原理：燃料在气缸内燃烧，生成高温、高压的燃气，使燃气推动活塞做功．②四冲程内燃机的工作过程是吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的．这四个冲程叫做一个工作循环．每个工作循环中，气缸中的活塞往复运动两次，曲轴转动两周，在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，靠飞轮的惯性来完成．③用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的能量的比值，叫做热机的效率．4．本讲的几个概念辨析(1)温度：是表示物体的冷热程度，它是物体内大量分子运动剧烈程度的宏观表现．物体的温度升高，分子运动加剧，分子动能增大，从而分子内能增大．(2)内能：是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，一切物体在任何温度下都具有内能．(3)热量．是在热传递过程中传递的能量，它是一个过程量，只存在于热传递过程中，不存在于物体的内部，所以不能说某物体含有(具有或有)多少热量．温度、内能和热量三者之间的关系是：对于一个物体，它的温度变化可以反映它的内能变化，它的温度升高，内能增大，反之，温度降低，内能减小．但对于两个不同的物体，不能说温度高的内能一定大，温度低的内能一定小，因为内能的大小不仅和温度有关，还和物体的分子数目、物体的质量及物体的状态等有关．当物体的温度发生改变时，物体的内能发生改变，但不一定是吸收热量或放出热量，因为改变物体内能有做功和热传递两种方式．当物体吸收或放出热量时，物体的内能发生改变，但温度不一定改变，如：在晶体熔化，液体沸腾的过程中，物体吸收热量但温度不变。在热传递的过程中，存在这三个物理量，所以对于热传递概念的理解有助于这三个物理量的理解．对热传递的概念的理解要注意：①热传递的条件是：不同的物体问或同一物体的不同部分之间存在着温度差．②热传递的实质是内能的转移．③热传递的方向是能量从高温物体传到低温物体，不一定是从内能大的物体传到内能小的物体．(4)比热容：它是物质的一种属性，同种物质比热容相同，不同的物质比热容一般不同．比热容与物质种类有关，与物态有关，与热量、质量、温度等因素无关．比热容反映的是物体吸热、放热本领，比热容大的吸热本领大，放热本领也大．质量相同的不同物质，升高相同的温度，比热容大的吸收热量多或吸收相同的热量，比热容大的温度升高得较小．水的比热容大所以用水来做冷却液，或用水来散热．(5)热值：是燃料的一种特性．不同的燃料，热值一般不同，燃料的热值与燃料的质量、体积无关，它决定于燃料的种类．三、例题精讲考点一概念考查例一、（2006江西）下面是小明同学的物理学习笔记中的摘录，其中不正确的是（）A、做功和热传递在改变物体的内能上是等效的B、分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的C、温度越高的物体含有的热量越多D、燃料的热值与燃料的质量没有关系例二、关于热量和温度的关系，下面说法正确的是（）A、同一物体温度上升越高，吸收的热量越多B、物体温度上升越高，含的热量越多C、物体吸收热量，温度一定会升高D、物体含有的热量多少与温度无关练习、(08乌鲁木齐)下列说法正确的是（）Ａ．扩散现象只发生在液体之间Ｂ．物体温度越高，分子热运动越剧烈Ｃ．只有热传递才能改变物体的内能Ｄ．0℃的物体没有内能考点二判断物体的内能的改变方式例一、（08江苏苏州）“嫦娥一号”卫星在绕月飞行的1年时间里，可能会遭遇两次月食，月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，内能(选填“增大”、“减小”或“不变”)，这是通过的方式改变物体的内能．例二、（08江苏无锡）如图是小明在春游时从公园的滑梯上滑下时的情景。请写出两个与此情景有关的物理知识：(1)；（2)。考点三比热容的探究和应用例一、（08辽宁省十二市）夏季的海边，昼夜温差小，气候宜人，这是由于水的比热容大．下列现象反映了水的这一特性的是：A．汽车发动机的冷却循环系统常用水做工作物质B．炎热的夏天经常在教室的地面上洒水C．北方冬天暖气供热设备用水做工作物质D．北方春天的晚上，农民往稻田里灌水以防止秧苗冻坏例二、（08福建泉州）小聪用两个相同的“热得快”分别给质量和初温都相同的A、B两种液体同时加热。两液体的温度随时间变化的图象如图5所示，则比热容c的大小关系示cAcB。（填“＜”、“＞”或“＝”）考点四、热机例一、（08山东威海）汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的。考点五、与热量、热值相关的计算例1、（08山东枣庄）已知天然气的热值是7.5×107J/m3,若某家庭一个月用8m3的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量是J，若这些热量全部由热值是3.0×107J/m3的焦炭来提供，应完全燃烧㎏的焦炭。例2、（08重庆）汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水的_____________________较大的性质；如果汽车散热器中装有5kg的水，在温度升高10℃的过程中，水吸收的热量是__________________J。[已知c水=4.2×103J/（kg·℃）]四、课内练习一、填空题1、(08宜昌)质量相同的水和食用油吸收相同的热量，的温度变化较大；质量相同的水和食用油升高相同的温度，吸收的热量较多。2、（08辽宁省十二市）图A所示情景是用_______的方法改变物体内能的；图B所示情景说明物体间力的作用是_______的。3、（08安徽芜湖）我国每年消耗数千万桶原油用于制造塑料袋。已知原油的热值为4.4×107J／kg，完全燃烧lkg原油，能释放出______J的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下______kg的水温度上升20℃[水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)]。自2008年6月1日日起，我国开始限制塑料袋的使用，目的是______(写出一条即可)。4、（08江苏镇江）氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点．氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5kg的氢气可放出J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值(大于／等于／小于)14．3×107J／kg．5、（08江苏镇江）如上图所示，将铁丝快速地弯折十余次，铁丝弯折处的温度会，这是通过的方式使其内能增加的．6、(08广东)已知水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)，lkg、20℃的水吸收了2.1×105J的热量后，温度升高到℃．生活中我们经常看到司机往汽车发动机的水箱里灌水，这是因为水的大，所以在相同条件下水能带走较多的，冷却效果好。7、（08四川攀枝花）太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使500Kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量为J，这些热量相当于完全燃烧m3的天然气放出的热量。(天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容p水=4.2×103J/(kg·℃)二、选择题2、（08北京）下列现象中，通过热传递改变物体内能的是：（）A、两手相互摩擦，手发热。B、用火炉烧水，水的温度升高。C、用锯锯木头，锯条发热。D、用砂轮磨菜刀，菜刀的温度升高。3、（08北京）下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是：A、跳伞运动员在空中匀速下落的过程。B、热气球上升的过程。C、汽车在水平路面上匀速行驶的过程。D、铅球自由下落的过程。（08湖南衡阳）在进行如下图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是（）ABCD4、(08宜昌)下列事例中，属于做功改变物体内能的是（）A．冬天晒太阳感觉暖和B．冬天两手互相摩擦，手感觉暖和C．冬天围着火炉烤火感觉暖和D．冬天在暖气房里感觉暖和5、(08宜昌)煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（）A．比热容B．密度C．热值D．温度6、（08甘肃兰州）下列实例中，属于内能转化为机械能的是()A．煤炭的燃烧B．锯铁管时锯条发热C．植物进行的光合作用D．放烟火时，礼花腾空而起7、（08甘肃兰州）下列说法正确的是()A．一个物体能够做功，它就具有机械能B．弹簧拉伸的越长，其弹性势能越大C．物体温度升高，一定从外界吸收了热量D．一个运动的物体受到一对平衡力的作用时，动能一定保持不变8、（08北京）下列现象中，通过热传递改变物体内能的是：A、两手相互摩擦，手发热。B、用火炉烧水，水的温度升高。C、用锯锯木头，锯条发热。D、用砂轮磨菜刀，菜刀的温度升高。9、（08北京）下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是：A、跳伞运动员在空中匀速下落的过程。B、热气球上升的过程。C、汽车在水平路面上匀速行驶的过程。D、铅球自由下落的过程。9、（08湖南衡阳）在进行如下图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是（）ABCD10、(08宜昌)下列事例中，属于做功改变物体内能的是（）A．冬天晒太阳感觉暖和B．冬天两手互相摩擦，手感觉暖和C．冬天围着火炉烤火感觉暖和D．冬天在暖气房里感觉暖和11、(08宜昌)煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（）A．比热容B．密度C．热值D．温度12、（08甘肃兰州）下列实例中，属于内能转化为机械能的是()A．煤炭的燃烧B．锯铁管时锯条发热C．植物进行的光合作用D．放烟火时，礼花腾空而起13、（08甘肃兰州）下列说法正确的是()A．一个物体能够做功，它就具有机械能B．弹簧拉伸的越长，其弹性势能越大C．物体温度升高，一定从外界吸收了热量D．一个运动的物体受到一对平衡力的作用时，动能一定保持不变14、（08山东泰安）下列现象中，利用内能做功的是()A.冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了B.刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花C.火箭在“熊熊烈火”的