第十章 內能及其利用復習課件自古以來，人自古以來，人們就在不斷地尋找們就在不斷地尋找與與“熱熱”有關的某有關的某種能量種能量.內能及其利用分子熱運動物質是由大量分子組成的內能熱量與熱值比熱容熱機及熱機效率分子在永不停息地做無規(guī)則運動，分子之間存在著間隙分子之間存在著相互作用的引力和斥力定義：物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能改變物體內能的方式：做功和熱傳遞熱量：在熱傳遞過程中傳遞內能的多少熱值：某種燃料完全燃燒時放出的熱量與燃燒的質量之比叫做這種燃料的熱值定義：一定質量的某種物質在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比熱量的計算：Q=cm t能量轉化：內能轉化為機械能種類蒸汽機內燃機噴氣發(fā)動機火箭發(fā)動機汽油機柴油機構造：火花塞工作過程：吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程構造：噴油機工作過程：吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程熱機效率：熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比考點一考點一 分子熱運動分子熱運動 問題：打開香水瓶后，不久就會聞到香味，為什么？ 1. 一切物質的分子一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則的都在不停地做無規(guī)則的運動運動. 由于分子的運動跟溫度有由于分子的運動跟溫度有關，所以這種無規(guī)則運動叫做關，所以這種無規(guī)則運動叫做分子的熱運動，分子間同時存分子的熱運動，分子間同時存在相互作用的引力和斥力在相互作用的引力和斥力. . 2.擴散現象：不同物質相互接觸時彼此進入對方的現象叫擴散. 3.分子間同時存在著相互作用的引力和斥力.固體分子間距液體分子間距氣體分子間距考點二考點二 內能內能 冰山有內能嗎？冰山有內能嗎？1物體的物體的內能內能構成物體的所有分子，其熱運動構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子的動能與分子 勢能的總和，叫做勢能的總和，叫做物體的內能物體的內能. .機械能與整個物體的機械運動情機械能與整個物體的機械運動情況有關，內能與物體內部分子的熱運況有關，內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用情況有關，所動和分子間的相互作用情況有關，所以內能是不同于機械能的另一種形式以內能是不同于機械能的另一種形式的能的能.2.改變物體內能的方法：熱傳遞和做功改變物體內能的方法：熱傳遞和做功.（1）熱傳遞熱傳遞可以改變內能可以改變內能 發(fā)生熱傳遞時，高溫物體內能減少，低溫物體內能發(fā)生熱傳遞時，高溫物體內能減少，低溫物體內能增加增加. 熱傳遞的條件：物體之間存在溫度差熱傳遞的條件：物體之間存在溫度差. 在熱傳遞過程中，高溫物體溫度降低，內能減小在熱傳遞過程中，高溫物體溫度降低，內能減小，低溫物體溫度升高，內能增大，低溫物體溫度升高，內能增大.（2）利用做功的方式可以改變物體的內能. 做功改變物體內能的實質是內能與其他形式的能發(fā)生了轉化.（3）做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的.考點三考點三 熱量與熱值熱量與熱值1.熱量熱量：在熱傳遞過程中，物體內能改：在熱傳遞過程中，物體內能改變的多少叫做熱量變的多少叫做熱量.熱量的符號通常用熱量的符號通常用Q表示表示.(1)(1)熱量的單位：在國際單位制中，熱熱量的單位：在國際單位制中，熱量的單位時焦耳（量的單位時焦耳（J）. （2）物體吸收熱量，內能會增加；物）物體吸收熱量，內能會增加；物體放出熱量，內能會減少體放出熱量，內能會減少.物體吸收（或物體吸收（或放出）多少熱量，它的內能就增加（或放出）多少熱量，它的內能就增加（或減少）多少減少）多少.即物體吸收（或放出）的熱即物體吸收（或放出）的熱量越多，它的內能改變就越大量越多，它的內能改變就越大. 2.燃料的熱燃料的熱值值(1).(1).熱值的熱值的定義定義某種燃料完全燃燒放出的熱量與某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，其質量之比，叫做這種燃料的叫做這種燃料的熱值熱值.(2).物理物理意義意義 熱值在數值上等于熱值在數值上等于1 kg某種燃料某種燃料完全燃燒放出的熱量完全燃燒放出的熱量.(3).單單位位國際單位：國際單位：焦每千克焦每千克；符號：；符號：J/kg.氣體燃料的單位：氣體燃料的單位：焦每立方米；焦每立方米；符符號：號：J/m3.3.燃料完全燃燒時放出熱量的計算：燃料完全燃燒時放出熱量的計算：Q放放=qm 其中：其中：m表示燃料的質量，單位是表示燃料的質量，單位是kg；q表示燃料的熱表示燃料的熱值，單位是值，單位是J/kg; Q放放 表示燃料完全燃燒時放出的熱量，表示燃料完全燃燒時放出的熱量，單位是單位是J. 熱值是燃料的一種熱值是燃料的一種特性特性，其大小只與燃料的，其大小只與燃料的種類種類有關，與燃料的有關，與燃料的質量（體積）、是否燃質量（體積）、是否燃燒、是否完全燃燒無關燒、是否完全燃燒無關. .考點四考點四 比熱容比熱容同樣的日照條件，海水的同樣的日照條件，海水的溫度和沙灘不一樣溫度和沙灘不一樣. .白天，海白天，海水涼，沙灘燙腳水涼，沙灘燙腳. .傍晚，沙灘傍晚，沙灘涼了下來，海水卻還暖暖的，涼了下來，海水卻還暖暖的，這是為什么呢？這是為什么呢？1.1.比熱容的定義比熱容的定義: 一定質量的某種物質，在溫度升高時吸收的熱量與它的質量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質的比熱容.2.2.比熱容的物理意義比熱容的物理意義: 表示物質的吸熱本領，比熱容是物質的一種特性，每種物質都有自己的比熱容.同種物質的比熱容是一定的，不隨物體吸收或放出熱量的多少、質量、身高或降低的溫度而改變.不同物質的比熱容一般不同，同種物質的比熱容和狀態(tài)有關，如水和冰的比熱容就不一樣.3.3.比熱容的單位比熱容的單位: 焦耳/（千克攝氏度)J/(kg) .水的比熱容最大，其大小為4.2103J/(kg),它表示1kg水溫度升高（或降低）1時，吸收（或放出）的熱量是4.2103J.4.熱量的計算： 當物體的溫度升高時，吸收的熱量是Q吸=cm(t-t0)；物體的溫度降低時，放出的熱量是Q放=cm（t0-t）. 公式中c表示物質的比熱容，m表示物體的質量，t0表 示物體的初溫，t表示物體的末溫,（t-t0）和（t0-t）分別表示物體吸熱時升高的溫度和物體放熱時降低的溫度，即表示物體吸(放)熱時溫度的變化量.若溫度的變化量用t表示，那么吸、放熱公式可統(tǒng)一表示為Q=cmt.5.水的比熱容較大的應用： 水的比熱容較大，在我們日常生活和生產中具有重要意義，主要表現為兩個方面:一是冷卻(或取暖).水的比熱容較大，那么一定質量的水升高（或降低）一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多，這有利于我們用水作冷卻劑(或取暖).另一方面，由于水的比熱容較大，一定質量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點有利于調節(jié)氣候.考點五考點五 熱機及熱機效熱機及熱機效率率 1.1.熱機熱機 (1)(1)熱機的概念：利用熱機的概念：利用內能做功轉化為機械能內能做功轉化為機械能的機的機械械. . (2)(2)熱機的種類熱機的種類利用內能做功的機器有很多，例如蒸汽機、內燃利用內能做功的機器有很多，例如蒸汽機、內燃機、噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機等機、噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機等. 蒸汽機車蒸汽機車 蒸汽機車蒸汽機車 火電站的汽輪機火電站的汽輪機 噴氣發(fā)動機噴氣發(fā)動機 火箭發(fā)動機火箭發(fā)動機2.2.內燃機工作原理：燃料在汽缸內燃燒，生成高內燃機工作原理：燃料在汽缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣，把化學能轉化為內能，然后燃溫高壓的燃氣，把化學能轉化為內能，然后燃氣推動活塞做功，把內能轉化為機械能氣推動活塞做功，把內能轉化為機械能. . 3.常見的內燃機有汽油機和柴油機，它們的主要區(qū)別如常見的內燃機有汽油機和柴油機，它們的主要區(qū)別如下表所示下表所示.類別類別汽油機汽油機柴油機柴油機 燃料汽油柴油構造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴吸氣沖程中進入氣缸內的物質汽油和空氣的混合燃料純凈的空氣點火方式點燃式壓燃式效率20%30%30%45%壓縮程度 低高4.四沖程內燃機的工作過程是由吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程和排氣沖程組成的.5.5.四沖程內燃機完成四個沖程叫做一個工作循環(huán)，每四沖程內燃機完成四個沖程叫做一個工作循環(huán)，每一個工作循環(huán)中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，一個工作循環(huán)中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，只有做功沖程燃氣推動活塞做功，其他三個沖程是靠只有做功沖程燃氣推動活塞做功，其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的飛輪的慣性來完成的. .6.6.四沖程內燃機工作過程中能量的轉化：壓縮沖程中，四沖程內燃機工作過程中能量的轉化：壓縮沖程中，機械能轉化為內能；做功沖程中，內能轉化為機械能機械能轉化為內能；做功沖程中，內能轉化為機械能. .7.7.熱機效率：熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋熱機效率：熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比放的熱量之比. .即即=W=W有用有用/Q/Q放放100%100%1（2016巴中）下列現象中，能用來說明分子在不停地做無規(guī)則運動的是（ A ）A玉蘭花開，聞到陣陣花香B掃地時的塵土飛揚C車刀在砂輪的高速摩擦下濺出火花D羊群在草原上奔跑真題體驗 玉蘭花開，聞到陣陣花香，是香氣分子的無規(guī)則運動，故A正確；掃地時，空中塵埃飛揚，屬于固體小顆粒的運動，是機械運動，故B錯誤；車刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花，是脫落的熾熱微粒在運動，是機械運動，故C錯誤；羊群在草原上奔跑，是物體的運動，屬于機械運動，故D錯誤【解答】【答案】A真題體驗 2（2016十堰）下列事例中，通過做功的方式改變物體內能的是（ C ）A冬天用熱水袋暖手B病人發(fā)燒時用冷毛巾在頭部降溫C汽油機壓縮沖程中燃料混合物的溫度升高D冬天喝年奶前把牛奶放在熱水中燙一燙【解答】冬天用熱水袋暖手，該過程是能量的轉移，故是熱傳遞改變內能，故A錯誤；病人發(fā)燒時用冷毛巾在頭部降溫，該過程是能量的轉移，故是熱傳遞改變內能，故B錯誤；汽油機壓縮沖程中燃料混合物的溫度升高，即活塞對燃料做功，使得燃料的內能增加，溫度升高，是通過做功的方式改變內能，故C正確； 冬天喝年奶前把牛奶放在熱水中燙一燙，該過程是能量的轉移，故是熱傳遞改變內能，故D錯誤；【答案】C真題體驗 3（2016泰安）下列現象中，屬于用熱傳遞的方式改變物體內能的是（ A ）A公園中的石凳被太陽曬熱B快速彎折鐵條，鐵條彎折處變熱C兩手互相摩擦時手發(fā)熱D刀具在砂輪上磨得發(fā)燙【解答】公園中的石凳被太陽曬熱，是石凳從太陽吸收熱量，是通過熱傳遞改變石凳的內能，故A符合題意；快速彎折鐵條，對鐵條做功，使鐵條的內能增加、溫度升高，故B不符合題意雙手因摩擦而發(fā)熱，屬于做功改變物體的內能，故C不符合題意刀具在砂輪上磨得發(fā)燙，是克服摩擦做功，將機械能轉化成內能，故D不符合題意【答案】A真題體驗 4（2016邵陽）將質量是0.5kg的水加熱，使它的溫度從20升高到60，需要吸收的熱量是c水=4.2103J/（kg）（ C ）A4.2104JB1.26104JC8.4104JD8.4107J【分析】知道水的質量、水的比熱容、水的溫度變化，利用吸熱公式Q吸=cmt求水吸收的熱量【解答】Q吸=cmt=4.2103J/（kg）0.5kg（6020）=8.4104J 【答案】C真題體驗 5. （2016巴中）汽油機一個工作循環(huán)的四個沖程按順序依次是：吸氣沖程、 、做功沖程、排氣沖程，汽油機是汽車的“心臟”，氣缸外面有“水套”，汽車行駛時水的溫度會升高，水的內能會增大，這是通過 的方式改變水的內能. 【答案】壓縮沖程 熱傳遞真題體驗 6. （2016無錫）太陽能路燈的燈桿頂端有太陽能電池板，它能將太陽能轉化為電能并向燈桿下方的蓄電池充電，供夜晚路燈照明若在一段時間內，太陽光輻射到該太陽能電池板的能量為2.7107J,這與完全燃燒 kg的煤放出的熱量相當；這些能量經轉化后，可供功率為35 W的路燈工作60 h，那么該太陽能路燈的能量轉化率是 %。（煤的熱值為3.0107J/kg）【答案】0.9 28