第 14 課時比熱容熱機 物質(zhì)的吸、放熱性能 比較方法:(1)加熱相同時間,比較升高的溫度。質(zhì)量相同的不同物質(zhì),當吸收或放出相同的熱量時,比熱容較大的物質(zhì)溫度變化較小。(2)升高相同的溫度,比較加熱時間的長短。質(zhì)量相同的不同物質(zhì),當溫度的變化量相同時,比熱容較大的物質(zhì)吸收或放出的熱量較多比熱容 在數(shù)值上等于單位質(zhì)量的某種物質(zhì),溫度升高(或降低)1 所吸收(或放出)的熱量,用符號表示 單位 J/(kg ),讀作焦每千克攝氏度考點知識聚焦考點一比熱容及其計算c 考點知識聚焦 種類物理意義 反映了不同物質(zhì)吸、放熱能力的強弱反映物質(zhì)自身性質(zhì)的物理量,它的大小只與物質(zhì)的及有關,不隨物質(zhì)的質(zhì)量、吸收(或放出)熱量的多少以及溫度的變化而變化 水的比熱容是4.2103 J/(kg ),表示:的水溫度升高(或降低)所吸收(或放出)的熱量為 J;水的比熱容大的利用:一是取暖(暖氣用水做介質(zhì));二是散熱;三是調(diào)節(jié)氣候 公式 吸熱公式:Q 吸=; 放熱公式:Q放= 狀態(tài)1 kg1 4.2103cm (t-t0)cm (t0-t) 考點知識聚焦現(xiàn)象解釋 用水來降溫:在質(zhì)量、溫度變化相同時,水的比熱容大,吸收的熱量多沙漠地區(qū)晝夜溫差大:在質(zhì)量相同,吸、放熱相同時,砂石的比熱容小,溫度變化大海濱城市晝夜溫差小:在質(zhì)量相同,吸、放熱相同時,海水的比熱容大,溫度變化小 考點知識聚焦考點二熱值及其計算熱值 某種燃料燃燒時所放出的熱量與其質(zhì)量之比,用符號表示 性質(zhì) 熱值是燃料本身的一種特性,只與燃料的 有關,與燃料的質(zhì)量、體積以及是否完全燃燒均沒有關系 單位 J/kg或J/m 3(氣體)公式 Q= 或Q= (氣體) 意義 木炭的熱值是3.4107 J/kg,它表示1 kg的木炭 燃燒時所放出的熱量為3.4107 J 完全q 種類qm qV 完全 能量轉(zhuǎn)化 燃料的化學能 內(nèi)能 機械能分類 汽油機 柴油機汽油機四個沖程 沖 程 沖 程 沖 程 沖 程 考點知識聚焦考點三熱機的能量轉(zhuǎn)化及其效率吸氣 壓縮 做功 排氣 考點知識聚焦說明:做功沖程是將 能轉(zhuǎn)化為 能;壓縮沖程是將 能轉(zhuǎn)化為 能。吸氣、壓縮和排氣沖程都是靠飛輪的慣性來完成的。 1個工作循環(huán)包含 個沖程,飛輪轉(zhuǎn) 圈,曲軸轉(zhuǎn) 圈,活塞往復運動 次,對外做功 次。 汽油機與柴油機的區(qū)別:汽油機的頂部有 ,柴油機的頂部有 ,另外在工作過程中也略有不同 熱機 效率 定義:用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比計算公式:= 100%= 100%提高效率的措施:使燃料充分燃燒;盡量減少各種熱量損失;良好的潤滑,減少因摩擦而額外消耗的能量 內(nèi) 機械 機械 內(nèi)4 2 2 21 火花塞 噴油嘴 考點知識聚焦考點四能量的轉(zhuǎn)化和守恒方式 概念 舉例轉(zhuǎn)化 能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 電燈發(fā)光,電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能轉(zhuǎn)移 能量不經(jīng)過變化直接由一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 碰撞時,動能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體能量守恒定律內(nèi)容 能量既不會憑空消滅,也不會憑空產(chǎn)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變 說明 能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有方向性的;能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 例1 2018安徽模擬 如圖14-1所示是甲、乙兩種質(zhì)量相等的非燃料液體吸收的熱量與溫度變化情況的圖像,請根據(jù)圖像中提供的信息判斷,液體的比熱容較大;如果要你在甲、乙兩種液體中選擇一種作為汽車的冷卻液,你認為選擇液體更好。 熱點考向探究探究一比熱容及其應用 解釋(1)根據(jù)比熱容的概念可知,比熱容大的物質(zhì)每升高(或降低)1 所吸收(或放出)的熱量就多,根據(jù)圖像判斷甲、乙液體,升高相同的溫度,乙需要吸收的熱量多,故乙的比熱容大。(2)根據(jù)Q=cmt可知,吸收相同的熱量,比熱容大的,溫度升高得少,更適合做冷卻液。故用乙液體做冷卻液更好。變式該物質(zhì)處于固態(tài)時的比熱容小于處于液態(tài)時的比熱容圖14-1 乙 乙 【變式】 2018霍邱縣二模 圖14-2甲是某同學通過實驗來探究某種固體物質(zhì)熔化特點的實驗裝置。圖乙是該同學描繪的物質(zhì)溫度隨時間的變化關系曲線,在AB段和CD段加熱的時間相同,但升高的溫度卻不同,這是因為 。 熱點考向探究甲 乙 圖14-2該物質(zhì)處于固態(tài)時的比熱容小于處于液態(tài)時的比熱容 例2 2018霍邱縣一模 某家庭用燃氣熱水器將質(zhì)量為8 kg、溫度為10 的自來水加熱到50 ,消耗的天然氣體積為0.1 m3(假設天然氣完全燃燒)。已知水的比熱容為4.2103 J/(kg ),天然氣的熱值為3.2107 J/m3。求:(1)天然氣完全燃燒放出的熱量。(2)水吸收的熱量。(3)該熱水器工作時的效率。熱點考向探究探究二比熱容、熱值的相關計算 解:(1)天然氣完全燃燒放出的熱量:Q放=Vq=0.1 m33.2107 J/m3=3.2106 J。(2)水吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg )8 kg(50 -10 )=1.344106 J。 (3)該熱水器工作時的效率。熱點考向探究 【變式1】 2018巢湖市模擬 2017年5月18日,我國宣布在南海進行的可燃冰試采獲得成功?？扇急且环N固態(tài)晶體,在常溫常壓下會迅速變?yōu)闅鈶B(tài)。它的熱值約為1.41010 J/m3,2 m3的可燃冰完全燃燒后,若這些熱量60 %被水吸收,可以將 kg的水從0 加熱到100 。c水=4.2103 J/(kg ) 熱點考向探究 4104 【變式2】 2018安慶模擬 質(zhì)量相同的甲、乙兩個物體由于吸熱而升溫,若它們的比熱容之比為1 2,升高的溫度之比為3 2,則它們吸收的熱量之比是 ()A.3 1 B.4 3C.1 3 D.3 4熱點考向探究 例3 2018安慶二模 如圖14-3所示的某款油電混合動力小汽車,在一段平直的公路上勻速行駛了50 km,用了半小時,受到的阻力為2103 N。(1)若在這一過程中消耗燃油510-3 m3,這一過程中燃油完全燃燒放出的熱量是多少?(已知燃油密度為0.8103 kg/m3,熱值為4.6107 J/kg)(2)小汽車勻速行駛100 km發(fā)動機做的功是多少?(3)若該車改用電動力行駛,若每行駛100 km消耗電能100 kWh,則此過程的效率為多少?熱點考向探究探究三熱機解:(1)消耗燃油的質(zhì)量:m=V=0.8103 kg/m3510-3m3=4 kg,燃油完全燃燒放出的熱量:Q 放=mq=4 kg4.6107 J/kg=1.84108 J。(2)因為汽車勻速行駛,所以牽引力F=f=2103 N,小汽車行駛100 km發(fā)動機做的功:W1=Fs=2103 N100103 m=2108 J。 圖14-3 (3)若該車改用電動力行駛,若每行駛100 km消耗電能100 kWh,則此過程的效率為多少?熱點考向探究 【變式】 2018銅陵一模 某工廠科研人員研制生產(chǎn)的載重汽車專用柴油發(fā)動機,采用了很多新技術,從而達到提高柴油發(fā)動機效率、減少廢氣污染并產(chǎn)生大牽引力的目的。該種汽車以72 km/h的速度在平直公路上勻速行駛時,柴油發(fā)動機的功率為220 kW。最低油耗可達240 g/(kWh),柴油的熱值為4.5107 J/kg。求:(1)該柴油發(fā)動機效率最高可達多少。(2)該汽車以72 km/h的速度在平直公路上勻速行駛時發(fā)動機提供的牽引力。熱點考向探究 (2)該汽車以72 km/h的速度在平直公路上勻速行駛時發(fā)動機提供的牽引力。熱點考向探究 熱點考向探究突破探究不同物質(zhì)的吸熱能力【考點歸納】選擇質(zhì)量相等的不同物質(zhì)進行實驗,這里用到了控制變量法。實驗器材的組裝順序:自下而上。實驗所需的測量工具:溫度計、停表和天平。熱源的選擇:酒精燈或電加熱器。電加熱器更好,因為內(nèi)部加熱,相對穩(wěn)定,熱損失少,同時便于控制相同時間內(nèi)提供的熱量相同。選用相同熱源:保證不同物質(zhì)在相同時間內(nèi)吸收的熱量相同。實驗突破 熱點考向探究判斷物質(zhì)的吸熱能力:a.加熱相同時間比較溫度變化,溫度變化慢的吸熱能力強;b.升高相同的溫度,比較加熱時間,加熱時間長的吸熱能力強。這里用到了轉(zhuǎn)換法。實驗中改變內(nèi)能的方式:熱傳遞。熱量的計算:Q吸=cm(t-t0)。誤差分析:實驗過程中存在著熱量的損失。實驗中可利用加蓋子的方法來減少熱量損失。實驗突破 例 1 在“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實驗中,實驗裝置如圖14-4所示。(1)實驗中應量取(選填“質(zhì)量”或“體積”)相等的甲、乙兩種液體,分別倒入相同的燒杯中。 (2)選用兩個相同規(guī)格的電加熱器加熱,目的是使甲、乙兩種液體在相同時間內(nèi)。通過來比較甲和乙兩種液體吸收熱量的多少。 熱點考向探究質(zhì)量 圖14-4 吸收的熱量相同加熱時間 (3)實驗記錄的數(shù)據(jù)如下表所示,分析實驗數(shù)據(jù)可知物質(zhì)的吸熱能力強。 【實驗拓展】(4)實驗中除了天平、溫度計外,我們還需要的測量工具是。 熱點考向探究 停表加熱時間/min 0 1 2 3 4甲的溫度/ 30 34 38 42 46乙的溫度/ 10 18 26 34 42甲 (5)如果要使甲液體和乙液體升高的溫度相同,就要給加熱更長的時間,此時甲液體吸收的熱量(選填“大于”“小于”或“等于”)乙液體吸收的熱量。 (6)若甲、乙兩液體分別為水和食用油,則圖14-5中能合理反映該實驗結(jié)果的圖像是。 熱點考向探究大于 圖14-5 甲液體 B 例2 2017臨沂 小明用相同的酒精燈分別給水和煤油加熱(如圖14-6甲所示),以探究水和煤油的吸熱能力。(1)本實驗需要用到天平這一測量工具,目的是。 (2)加熱10 min,水吸收的熱量(選填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的熱量。 熱點考向探究 等于 圖14-6 量取相同質(zhì)量的水和煤油 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),小明作出了水和煤油的溫度隨加熱時間變化的圖像(如圖乙所示),由圖像可知,實驗時水的沸點是 ,煤油的比熱容是 J/(kg )。c水=4.2103 J/(kg ) (4)若本實驗共消耗酒精20 g,則這些酒精完全燃燒放出的熱量是J。(q酒精=3.0107 J/kg) 熱點考向探究2.1103 解析（3）由題圖乙可知,質(zhì)量相等、升高相同的溫度時,水吸收的熱量是煤油的2倍,由Q吸=cm(t-t0)可知,水的比熱容是煤油的2倍,則煤油的比熱容為2.1103 J/(kg )。986105 【實驗拓展】(5)選用兩套完全相同的裝置分別給水和煤油加熱,這樣做的目的是 。 (6)由圖乙可知,如果要使水和煤油的最后溫度相同,就要給加熱更長的時間,此時水吸收的熱量煤油吸收的熱量。 (7)如果升高相同的溫度但要減少加熱的時間,可采取的做法是。 熱點考向探究 水保證相同時間內(nèi)水和煤油吸收的熱量相同大于 減少水和煤油的質(zhì)量 1. 2014安徽9題4分 某太陽能熱水器裝有100 kg、初溫為20 的冷水,經(jīng)過一天的太陽照射,水溫升高到65 ,則這些水吸收的熱量等于完全燃燒m3天然氣所放出的熱量;假如用功率為2 kW的電熱水器產(chǎn)生同樣多的熱量,則通電的時間為s。已知水的比熱容為4.2103 J/(kg ),天然氣的熱值為4.2107 J/m3 中考真題回顧考點一比熱容、熱值的相關計算 94500.45 中考真題回顧 2. 2017安徽7題4分 農(nóng)作物的秸稈可以回收加工制成秸稈煤。完全燃燒0.5 kg的秸稈煤可放出 J的熱量;若這些熱量完全被質(zhì)量為100 kg、初溫為20 的水吸收,可使水溫升高到 。已知q秸稈煤=2.1107 J/kg,c水=4.2103 J/(kg ) 中考真題回顧1.0510745 3. 2018安徽10題4分 一臺額定功率為2000 W的電熱水器,水箱內(nèi)裝有50 kg的水,要把這些水從20 加熱到60 ,熱水器正常工作需要s;若水吸收的熱量全部由燃燒天然氣提供,則需要完全燃燒m3的天然氣。不計能量損失,已知c水=4.2103 J/(kg ),q天然氣=4.2107 J/m3 中考真題回顧4200 0.2 1. 2015安徽12題3分 下列說法正確的是 ()A.彈簧測力計只能測量重力的大小B.使用滑輪組既可以省力,也可以省功C.驗電器的工作原理是異種電荷相互吸引D.內(nèi)燃機在做功沖程中把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能中考真題回顧考點二熱機 D 中考真題回顧2. 2016安徽21題8分 某家用轎車,重為1.5104 N,車以72 km/h的速度勻速行駛了0.5 h,消耗了3 kg汽油,期間受到的阻力為車重的0.08。已知汽油的熱值為4.6107 J/kg,在此過程中,求:(1)車通過的路程。(2)牽引力做功的功率。(3)汽車發(fā)動機的效率。(結(jié)果保留整數(shù)) 解:(1)車通過的路程:s=vt=72 km/h0.5 h=36 km。 中考真題回顧(3)汽車發(fā)動機的效率。(結(jié)果保留整數(shù))