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第21课时内能比热容热值热机内能物体内分子动能和分子势能的总和分子动能由于分子运动而具有的能分子势能由于分子间存在着相互作用而具有的能教材梳理夯实基础重难探究逐个探究考点一内能及其改变所有1.内能【说明】物体在任何情况下都有内能,无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块,内能均不为零。2.内能改变的外部表现物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小);物体的存在状态改变(固态、液态、气态)——内能改变。改变方式热传递做功实质能量的能量的生活举例晒太阳、烧水、做饭、哈气取暖等钻木取火、摩擦生热、搓手取暖等教材实例金属汤勺放在热汤中,温度升高,内能增加空气压缩引火仪教材梳理夯实基础重难探究逐个探究3.改变内能的两种方法转移转化【注意】(1)外界对物体做功,物体内能增加;物体对外界做功,物体内能减少。(2)热量是过程量,不能说“具有”或“含有”热量,更不能说“比较”两物体热量的多少,只能说物体“吸收”或“放出”了热量。(3)热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度。教材梳理夯实基础重难探究逐个探究物理意义比热容是反映物质吸、放热本领的物理量定义物理学中,将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比称为比热容,用符号c表示单位焦/(千克·摄氏度),符号:J/(kg·℃)水的比热容①水的比热容是,它的物理意义:的水温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量为;②水的比热容大的利用:一是取暖,二是散热,三是调节气候教材梳理夯实基础重难探究逐个探究考点二比热容及其应用4.2×103J/(kg·℃)1kg1℃4.2×103J教材梳理夯实基础重难探究逐个探究[点拨]比热容是物质的一种物理属性,与物质的质量大小、温度高低及吸收或放出热量的多少均无关;不同物质的比热容一般不同;同一种物质,比热容与状态有关。教材梳理夯实基础重难探究逐个探究考点三热量的计算1.吸、放热公式(1)吸热公式:Q吸=。(2)放热公式:Q放=。[点拨]热量计算中温度变化的给出一般有两种情况:一是给出物体的初温和末温,在这类问题中,要找准初温t0和末温t,切不可张冠李戴;二是直接给出物体的温度变化量。审题时注意区别“升高”“升高了”与“升高到”的不同,“升高”“升高了”是公式中的Δt=t-t0,“升高到”是公式中的t。cm(t-t0)cm(t0-t)(1)由公式Q=cmΔt可知,物体吸收或放出热量的多少由该物体的比热容、质量和温度的变化量这三个量的乘积决定,跟物体温度的高低无关。(2)由公式Q=cmΔt可导出c=对同一种物质来说,比热容并不随热量、质量和温度的变化量而改变,所以不能说比热容与Q、m、Δt有关,也不能说c与Q成正比、与m和Δt的乘积成反比。教材梳理夯实基础重难探究逐个探究2.对公式Q=cmΔt的理解QmΔt,教材梳理夯实基础重难探究逐个探究考点四热值定义燃料完全燃烧放出的热量与燃料的之比,叫这种燃料的热值单位J/kg;气体燃料通常采用作单位公式Q=mq、Q=Vq,其中q为热值[点拨]关于热值的理解:热值反映的是物质的一种燃烧特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。质量J/m31.工作原理热机工作时将能转化为能。教材梳理夯实基础重难探究逐个探究内机械考点五热机项目吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程冲程示意图气门开关情况进气门打开关闭关闭关闭排气门关闭关闭关闭打开活塞的运动向下向上向下向上曲轴的运动半周半周半周半周教材梳理夯实基础重难探究逐个探究2.四冲程汽油机的工作循环教材梳理夯实基础重难探究逐个探究项目吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程作用吸入燃料和空气的混合气体压缩混合气体,使其内能增加高温、高压的燃气推动活塞做功排出废气能量的转化能转化为能能转化为能联系①每个工作循环曲轴转两圈,活塞往复运动两次;②在一个工作循环中,只有做功冲程中燃气对外做功,其他三个辅助冲程不但不做功,还要消耗机械能;③吸气、压缩、排气三个冲程是辅助冲程,要依靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成,必须靠外力来启动机械内内机械例1下列说法正确的有。A.0℃的物体没有内能B.物体温度升高,内能一定增加C.物体的内能增加,其温度一定升高D.物体的温度越高,所含热量越多E.物体从外界吸热,温度可能不变F.物体温度升高,一定是吸收了热量G.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递H.冰熔化成水的过程中,由于温度不变,质量不变,所以内能不变教材梳理夯实基础重难探究逐个突破探究一了解内能和热量(了解)BE教材梳理夯实基础重难探究逐个突破【变式】下列实例中,属于做功改变物体内能的是()A.锯木头时锯条温度升高B.加入冰块的饮料温度降低C.倒入热牛奶的杯子温度升高D.放入冷水中的热鸡蛋温度降低A教材梳理夯实基础重难探究逐个突破例2[2019·徐州]在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中,量取沙子和水时,要保证它们的质量;用酒精灯分别加热沙子和水,沙子和水的温度升高,能增加;如果采用升高相同温度,比较加热时间的方式,得到的图像应是如图21-1所示甲、乙两图像中的。探究二了解比热容、热值(了解)相等内乙图21-1例3[2019·南安一模]下列关于热值的说法正确的是()A.燃料燃烧不完全时热值变小B.燃料的质量越大,热值越大C.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多D.燃料的热值是燃料本身的一种特性,与其他因素无关教材梳理夯实基础重难探究逐个突破D例4[2018·徐州]当严寒即将来临时,为了预防果实结冰,果农会用水喷洒果树。请你解释这种做法的道理:________________________________________________。教材梳理夯实基础重难探究逐个突破探究三尝试用比热容说明简单的自然现象(了解)时会放出热量,可以减慢环境温度的降低,从而保护果实水的比热容大,降温时能放出更多的热量,且水结冰教材梳理夯实基础重难探究逐个突破例5[2018·镇江靖江区一模]如图21-2所示是热机工作冲程中的冲程,此冲程将能转化为能;热机通常用水来作为冷却剂,是利用了水的的物理属性。转速为6000r/min的热机,1s对外做功次。探究四了解热机的工作原理(了解)[答案]压缩机械内比热容大50[解析]由题图可知,此时两气门均关闭,活塞由下向上运动,是压缩冲程;此冲程将机械能转化为内能;用水来作冷却剂,是利用了水的比热容大的物理属性;6000r/min=100r/s,即1s转100周,每转两周做功一次,因此1s对外做功50次。图21-2[答案]每千克煤气完全燃烧时释放的热量为4.2×107J内4.2×10620教材梳理夯实基础重难探究逐个突破例6[2018·南京建邺区一模]煤气的热值为4.2×107J/kg,表示的物理意义是;它燃烧时将化学能转化为能。完全燃烧100g煤气,可放出J的热量;若这些热量全部被水吸收,可使质量为kg的水由20℃升高50℃。[c水=4.2×103J/(kg·℃)][解析]完全燃烧100g煤气放出的热量Q煤气=m煤气q煤气=100×10-3kg×4.2×107J/kg=4.2×106J;水吸收的热量Q水=Q煤气=4.2×106J,水的质量m水=Q水c水Δt=4.2×106J4.2×103J/(kg·℃)×50℃=20kg。探究五热量的计算教材梳理夯实基础重难探究逐个突破【变式】[2018·徐州]小明在家中用煤气灶将初温为20℃、质量为2kg的一壶水加热到80℃,这是通过的方式使水的内能。如果煤气完全燃烧放出的热量只有60%被水吸收,则至少需要燃烧kg的煤气。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg]热传递增加0.02实验突破素养提升【实验设计】1.实验主要器材:(1)测量工具:温度计、秒表和天平(选用质量相等的不同物质进行实验)。(2)热源:酒精灯或电加热器(电加热器更好,因为内部加热,相对稳定,热损失少;实验中选用相同热源是保证不同物质在相同时间内吸收的热量相同)。2.实验方法:转换法(加热相同时间,比较升高的温度,或升高相同温度,比较加热时间)和控制变量法(相同热源,被加热物质的质量和初温相同)。当堂检测及时反馈突破探究不同物质吸热升温的现象实验突破素养提升【实验结论】3.分析实验现象可得出:①升高相同的温度,加热时间长的物质吸热能力强;②加热相同时间,温度变化小的物质吸热能力强。【交流与反思】4.改变内能的方式:热传递。热量的计算:Q吸=cm(t-t0)。5.误差分析:实验过程中存在着热量的损失。当堂检测及时反馈实验突破素养提升例小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图21-3甲),以探究水和煤油的吸热能力。图21-3(1)本实验需要用到天平这一测量工具,目的是。(2)加热10min,水吸收的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的热量。当堂检测及时反馈取相同质量的水和煤油等于实验突破素养提升例小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图21-3甲),以探究水和煤油的吸热能力。图21-3(3)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像(如图乙所示),由图像可知,本实验中水的沸点是℃,煤油的比热容是J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]当堂检测及时反馈[答案]982.1×103[解析]由题图乙可知质量相等的水和煤油升高相同的温度,水吸收的热量是煤油的2倍,根据Q吸=cm(t-t0)可知,水的比热容是煤油的2倍,则煤油的比热容为2.1×103J/(kg·℃)。实验突破素养提升例小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图21-3甲),以探究水和煤油的吸热能力。图21-3(4)若本次实验共消耗酒精20g,则这些酒精完全燃烧放出的热量是J。(q酒精=3.0×107J/kg)(5)下列实例没有利用水的比热容大的是。A.热水袋用水来取暖B.夏天中午洒水车洒水降温C.初春夜晚要向稻田中灌水D.城市建造人工湖来调节气温当堂检测及时反馈6×105B实验突破素养提升当堂检测及时反馈(6)选用两套完全相同的装置分别给水和煤油加热,这样做的目的是。(7)由图乙可知,如果要使水和煤油的最后温度相同,就要给加热更长的时间,此时水吸收的热量煤油吸收的热量。(8)如果升高相同的温度但要减少加热的时间,可采取的做法是。·实验拓展·保证相同时间水和煤油吸收的热量相同水大于减少水和煤油的质量1.[2018·连云港灌南县一模]南极是世界上最冷的地方,常年平均气温是-25℃,图21-4是企鹅妈妈和小企鹅之间一次有趣的对话,其中正确的是()A.小企鹅:妈妈,这么冷,我都没有温度了B.企鹅妈妈:不对,是没有内能C.小企鹅:冰天雪地的,可能连水蒸气都没有吧D.企鹅妈妈:呵呵,水蒸气倒是肯定有,因为冰是可以升华的啊实验突破素养提升当堂反馈及时反馈图21-4实验突破素养提升当堂反馈及时反馈[答案]D[解析]温度表示物体的冷热程度,任何物体都有温度,故A错误;一切物体在任何状态下都有内能,故B错误;无论气温多低,空气中总是存在着水蒸气的,气温低于冰的熔点时,冰可以通过升华,直接由固态冰变为气态水蒸气,故C错误,D正确。2.[2019·南京]关于温度、热量和内能,下列说法正确的是()A.温度相同的物体内能一定相等B.汽油机做功冲程中燃气的内能减小C.我们不敢大口喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多D.电能可以使灯泡发光,同时产生内能,这些内能又可以自动地转化为电能实验突破素养提升当堂反馈及时反馈[答案]B[解析]内能跟物体的质量、状态、温度有关,温度相同的物体,内能不一定相同,故A错误;汽油机的做功冲程中,燃气对活塞做功,燃气的内能转化为活塞的机械能,所以燃气的内能减少,故B正确;我们不敢大口地喝热气腾腾的汤,是因为热汤的温度高,热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,故C错误;电能可以使灯泡发光,同时产生内能,而这些内能无法自动地转化为电能,是因为能量的转化是有方向性的,故D错误。3.[2019·北京]如图21-5所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住管口,用酒精灯将水加热至沸腾一段时间后,橡胶塞被推出,管口出现大