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第 14 课时比热容热机 物质的吸、放热性能 比较方法:(1)加热相同时间,比较升高的温度。质量相同的不同物质,当吸收或放出相同的热量时,比热容较大的物质温度变化较小。(2)升高相同的温度,比较加热时间的长短。质量相同的不同物质,当温度的变化量相同时,比热容较大的物质吸收或放出的热量较多比热容 在数值上等于单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1 所吸收(或放出)的热量,用符号表示 单位 J/(kg ),读作焦每千克摄氏度考点知识聚焦考点一比热容及其计算c 考点知识聚焦 种类物理意义 反映了不同物质吸、放热能力的强弱反映物质自身性质的物理量,它的大小只与物质的及有关,不随物质的质量、吸收(或放出)热量的多少以及温度的变化而变化 水的比热容是4.2103 J/(kg ),表示:的水温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量为 J;水的比热容大的利用:一是取暖(暖气用水做介质);二是散热;三是调节气候 公式 吸热公式:Q 吸=; 放热公式:Q放= 状态1 kg1 4.2103cm (t-t0)cm (t0-t) 考点知识聚焦现象解释 用水来降温:在质量、温度变化相同时,水的比热容大,吸收的热量多沙漠地区昼夜温差大:在质量相同,吸、放热相同时,砂石的比热容小,温度变化大海滨城市昼夜温差小:在质量相同,吸、放热相同时,海水的比热容大,温度变化小 考点知识聚焦考点二热值及其计算热值 某种燃料燃烧时所放出的热量与其质量之比,用符号表示 性质 热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的 有关,与燃料的质量、体积以及是否完全燃烧均没有关系 单位 J/kg或J/m 3(气体)公式 Q= 或Q= (气体) 意义 木炭的热值是3.4107 J/kg,它表示1 kg的木炭 燃烧时所放出的热量为3.4107 J 完全q 种类qm qV 完全 能量转化 燃料的化学能 内能 机械能分类 汽油机 柴油机汽油机四个冲程 冲 程 冲 程 冲 程 冲 程 考点知识聚焦考点三热机的能量转化及其效率吸气 压缩 做功 排气 考点知识聚焦说明:做功冲程是将 能转化为 能;压缩冲程是将 能转化为 能。吸气、压缩和排气冲程都是靠飞轮的惯性来完成的。 1个工作循环包含 个冲程,飞轮转 圈,曲轴转 圈,活塞往复运动 次,对外做功 次。 汽油机与柴油机的区别:汽油机的顶部有 ,柴油机的顶部有 ,另外在工作过程中也略有不同 热机 效率 定义:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比计算公式:= 100%= 100%提高效率的措施:使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失;良好的润滑,减少因摩擦而额外消耗的能量 内 机械 机械 内4 2 2 21 火花塞 喷油嘴 考点知识聚焦考点四能量的转化和守恒方式 概念 举例转化 能量由一种形式转化为另一种形式 电灯发光,电能转化为光能和内能转移 能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 碰撞时,动能从一个物体转移到另一个物体能量守恒定律内容 能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变 说明 能量的转化和转移都是有方向性的;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安徽模拟 如图14-1所示是甲、乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的图像,请根据图像中提供的信息判断,液体的比热容较大;如果要你在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液,你认为选择液体更好。 热点考向探究探究一比热容及其应用 解释(1)根据比热容的概念可知,比热容大的物质每升高(或降低)1 所吸收(或放出)的热量就多,根据图像判断甲、乙液体,升高相同的温度,乙需要吸收的热量多,故乙的比热容大。(2)根据Q=cmt可知,吸收相同的热量,比热容大的,温度升高得少,更适合做冷却液。故用乙液体做冷却液更好。变式该物质处于固态时的比热容小于处于液态时的比热容图14-1 乙 乙 【变式】 2018霍邱县二模 图14-2甲是某同学通过实验来探究某种固体物质熔化特点的实验装置。图乙是该同学描绘的物质温度随时间的变化关系曲线,在AB段和CD段加热的时间相同,但升高的温度却不同,这是因为 。 热点考向探究甲 乙 图14-2该物质处于固态时的比热容小于处于液态时的比热容 例2 2018霍邱县一模 某家庭用燃气热水器将质量为8 kg、温度为10 的自来水加热到50 ,消耗的天然气体积为0.1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2103 J/(kg ),天然气的热值为3.2107 J/m3。求:(1)天然气完全燃烧放出的热量。(2)水吸收的热量。(3)该热水器工作时的效率。热点考向探究探究二比热容、热值的相关计算 解:(1)天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.1 m33.2107 J/m3=3.2106 J。(2)水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg )8 kg(50 -10 )=1.344106 J。 (3)该热水器工作时的效率。热点考向探究 【变式1】 2018巢湖市模拟 2017年5月18日,我国宣布在南海进行的可燃冰试采获得成功。可燃冰是一种固态晶体,在常温常压下会迅速变为气态。它的热值约为1.41010 J/m3,2 m3的可燃冰完全燃烧后,若这些热量60 %被水吸收,可以将 kg的水从0 加热到100 。c水=4.2103 J/(kg ) 热点考向探究 4104 【变式2】 2018安庆模拟 质量相同的甲、乙两个物体由于吸热而升温,若它们的比热容之比为1 2,升高的温度之比为3 2,则它们吸收的热量之比是 ()A.3 1 B.4 3C.1 3 D.3 4热点考向探究 例3 2018安庆二模 如图14-3所示的某款油电混合动力小汽车,在一段平直的公路上匀速行驶了50 km,用了半小时,受到的阻力为2103 N。(1)若在这一过程中消耗燃油510-3 m3,这一过程中燃油完全燃烧放出的热量是多少?(已知燃油密度为0.8103 kg/m3,热值为4.6107 J/kg)(2)小汽车匀速行驶100 km发动机做的功是多少?(3)若该车改用电动力行驶,若每行驶100 km消耗电能100 kWh,则此过程的效率为多少?热点考向探究探究三热机解:(1)消耗燃油的质量:m=V=0.8103 kg/m3510-3m3=4 kg,燃油完全燃烧放出的热量:Q 放=mq=4 kg4.6107 J/kg=1.84108 J。(2)因为汽车匀速行驶,所以牵引力F=f=2103 N,小汽车行驶100 km发动机做的功:W1=Fs=2103 N100103 m=2108 J。 图14-3 (3)若该车改用电动力行驶,若每行驶100 km消耗电能100 kWh,则此过程的效率为多少?热点考向探究 【变式】 2018铜陵一模 某工厂科研人员研制生产的载重汽车专用柴油发动机,采用了很多新技术,从而达到提高柴油发动机效率、减少废气污染并产生大牵引力的目的。该种汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时,柴油发动机的功率为220 kW。最低油耗可达240 g/(kWh),柴油的热值为4.5107 J/kg。求:(1)该柴油发动机效率最高可达多少。(2)该汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时发动机提供的牵引力。热点考向探究 (2)该汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时发动机提供的牵引力。热点考向探究 热点考向探究突破探究不同物质的吸热能力【考点归纳】选择质量相等的不同物质进行实验,这里用到了控制变量法。实验器材的组装顺序:自下而上。实验所需的测量工具:温度计、停表和天平。热源的选择: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,同时便于控制相同时间内提供的热量相同。选用相同热源:保证不同物质在相同时间内吸收的热量相同。实验突破 热点考向探究判断物质的吸热能力:a.加热相同时间比较温度变化,温度变化慢的吸热能力强;b.升高相同的温度,比较加热时间,加热时间长的吸热能力强。这里用到了转换法。实验中改变内能的方式:热传递。热量的计算:Q吸=cm(t-t0)。误差分析:实验过程中存在着热量的损失。实验中可利用加盖子的方法来减少热量损失。实验突破 例 1 在“比较不同物质的吸热能力”的实验中,实验装置如图14-4所示。(1)实验中应量取(选填“质量”或“体积”)相等的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中。 (2)选用两个相同规格的电加热器加热,目的是使甲、乙两种液体在相同时间内。通过来比较甲和乙两种液体吸收热量的多少。 热点考向探究质量 图14-4 吸收的热量相同加热时间 (3)实验记录的数据如下表所示,分析实验数据可知物质的吸热能力强。 【实验拓展】(4)实验中除了天平、温度计外,我们还需要的测量工具是。 热点考向探究 停表加热时间/min 0 1 2 3 4甲的温度/ 30 34 38 42 46乙的温度/ 10 18 26 34 42甲 (5)如果要使甲液体和乙液体升高的温度相同,就要给加热更长的时间,此时甲液体吸收的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体吸收的热量。 (6)若甲、乙两液体分别为水和食用油,则图14-5中能合理反映该实验结果的图像是。 热点考向探究大于 图14-5 甲液体 B 例2 2017临沂 小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热(如图14-6甲所示),以探究水和煤油的吸热能力。(1)本实验需要用到天平这一测量工具,目的是。 (2)加热10 min,水吸收的热量(选填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的热量。 热点考向探究 等于 图14-6 量取相同质量的水和煤油 (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,实验时水的沸点是 ,煤油的比热容是 J/(kg )。c水=4.2103 J/(kg ) (4)若本实验共消耗酒精20 g,则这些酒精完全燃烧放出的热量是J。(q酒精=3.0107 J/kg) 热点考向探究2.1103 解析（3）由题图乙可知,质量相等、升高相同的温度时,水吸收的热量是煤油的2倍,由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2.1103 J/(kg )。986105 【实验拓展】(5)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 。 (6)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。 (7)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。 热点考向探究 水保证相同时间内水和煤油吸收的热量相同大于 减少水和煤油的质量 1. 2014安徽9题4分 某太阳能热水器装有100 kg、初温为20 的冷水,经过一天的太阳照射,水温升高到65 ,则这些水吸收的热量等于完全燃烧m3天然气所放出的热量;假如用功率为2 kW的电热水器产生同样多的热量,则通电的时间为s。已知水的比热容为4.2103 J/(kg ),天然气的热值为4.2107 J/m3 中考真题回顾考点一比热容、热值的相关计算 94500.45 中考真题回顾 2. 2017安徽7题4分 农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5 kg的秸秆煤可放出 J的热量;若这些热量完全被质量为100 kg、初温为20 的水吸收,可使水温升高到 。已知q秸秆煤=2.1107 J/kg,c水=4.2103 J/(kg ) 中考真题回顾1.0510745 3. 2018安徽10题4分 一台额定功率为2000 W的电热水器,水箱内装有50 kg的水,要把这些水从20 加热到60 ,热水器正常工作需要s;若水吸收的热量全部由燃烧天然气提供,则需要完全燃烧m3的天然气。不计能量损失,已知c水=4.2103 J/(kg ),q天然气=4.2107 J/m3 中考真题回顾4200 0.2 1. 2015安徽12题3分 下列说法正确的是 ()A.弹簧测力计只能测量重力的大小B.使用滑轮组既可以省力,也可以省功C.验电器的工作原理是异种电荷相互吸引D.内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能中考真题回顾考点二热机 D 中考真题回顾2. 2016安徽21题8分 某家用轿车,重为1.5104 N,车以72 km/h的速度匀速行驶了0.5 h,消耗了3 kg汽油,期间受到的阻力为车重的0.08。已知汽油的热值为4.6107 J/kg,在此过程中,求:(1)车通过的路程。(2)牵引力做功的功率。(3)汽车发动机的效率。(结果保留整数) 解:(1)车通过的路程:s=vt=72 km/h0.5 h=36 km。 中考真题回顾(3)汽车发动机的效率。(结果保留整数)
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