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第十章 内能及其利用复习课件自古以来，人自古以来，人们就在不断地寻找们就在不断地寻找与与“热热”有关的某有关的某种能量种能量.内能及其利用分子热运动物质是由大量分子组成的内能热量与热值比热容热机及热机效率分子在永不停息地做无规则运动，分子之间存在着间隙分子之间存在着相互作用的引力和斥力定义：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能改变物体内能的方式：做功和热传递热量：在热传递过程中传递内能的多少热值：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃烧的质量之比叫做这种燃料的热值定义：一定质量的某种物质在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比热量的计算：Q=cm t能量转化：内能转化为机械能种类蒸汽机内燃机喷气发动机火箭发动机汽油机柴油机构造：火花塞工作过程：吸气、压缩、做功和排气四个冲程构造：喷油机工作过程：吸气、压缩、做功和排气四个冲程热机效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比考点一考点一 分子热运动分子热运动 问题：打开香水瓶后，不久就会闻到香味，为什么？ 1. 一切物质的分子一切物质的分子都在不停地做无规则的都在不停地做无规则的运动运动. 由于分子的运动跟温度有由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动，分子间同时存分子的热运动，分子间同时存在相互作用的引力和斥力在相互作用的引力和斥力. . 2.扩散现象：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散. 3.分子间同时存在着相互作用的引力和斥力.固体分子间距液体分子间距气体分子间距考点二考点二 内能内能 冰山有内能吗？冰山有内能吗？1物体的物体的内能内能构成物体的所有分子，其热运动构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子的动能与分子 势能的总和，叫做势能的总和，叫做物体的内能物体的内能. .机械能与整个物体的机械运动情机械能与整个物体的机械运动情况有关，内能与物体内部分子的热运况有关，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，所动和分子间的相互作用情况有关，所以内能是不同于机械能的另一种形式以内能是不同于机械能的另一种形式的能的能.2.改变物体内能的方法：热传递和做功改变物体内能的方法：热传递和做功.（1）热传递热传递可以改变内能可以改变内能 发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能增加增加. 热传递的条件：物体之间存在温度差热传递的条件：物体之间存在温度差. 在热传递过程中，高温物体温度降低，内能减小在热传递过程中，高温物体温度降低，内能减小，低温物体温度升高，内能增大，低温物体温度升高，内能增大.（2）利用做功的方式可以改变物体的内能. 做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能发生了转化.（3）做功和热传递对改变物体的内能是等效的.考点三考点三 热量与热值热量与热值1.热量热量：在热传递过程中，物体内能改：在热传递过程中，物体内能改变的多少叫做热量变的多少叫做热量.热量的符号通常用热量的符号通常用Q表示表示.(1)(1)热量的单位：在国际单位制中，热热量的单位：在国际单位制中，热量的单位时焦耳（量的单位时焦耳（J）. （2）物体吸收热量，内能会增加；物）物体吸收热量，内能会增加；物体放出热量，内能会减少体放出热量，内能会减少.物体吸收（或物体吸收（或放出）多少热量，它的内能就增加（或放出）多少热量，它的内能就增加（或减少）多少减少）多少.即物体吸收（或放出）的热即物体吸收（或放出）的热量越多，它的内能改变就越大量越多，它的内能改变就越大. 2.燃料的热燃料的热值值(1).(1).热值的热值的定义定义某种燃料完全燃烧放出的热量与某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，其质量之比，叫做这种燃料的叫做这种燃料的热值热值.(2).物理物理意义意义 热值在数值上等于热值在数值上等于1 kg某种燃料某种燃料完全燃烧放出的热量完全燃烧放出的热量.(3).单单位位国际单位：国际单位：焦每千克焦每千克；符号：；符号：J/kg.气体燃料的单位：气体燃料的单位：焦每立方米；焦每立方米；符符号：号：J/m3.3.燃料完全燃烧时放出热量的计算：燃料完全燃烧时放出热量的计算：Q放放=qm 其中：其中：m表示燃料的质量，单位是表示燃料的质量，单位是kg；q表示燃料的热表示燃料的热值，单位是值，单位是J/kg; Q放放 表示燃料完全燃烧时放出的热量，表示燃料完全燃烧时放出的热量，单位是单位是J. 热值是燃料的一种热值是燃料的一种特性特性，其大小只与燃料的，其大小只与燃料的种类种类有关，与燃料的有关，与燃料的质量（体积）、是否燃质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关烧、是否完全燃烧无关. .考点四考点四 比热容比热容同样的日照条件，海水的同样的日照条件，海水的温度和沙滩不一样温度和沙滩不一样. .白天，海白天，海水凉，沙滩烫脚水凉，沙滩烫脚. .傍晚，沙滩傍晚，沙滩凉了下来，海水却还暖暖的，凉了下来，海水却还暖暖的，这是为什么呢？这是为什么呢？1.1.比热容的定义比热容的定义: 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容.2.2.比热容的物理意义比热容的物理意义: 表示物质的吸热本领，比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容.同种物质的比热容是一定的，不随物体吸收或放出热量的多少、质量、身高或降低的温度而改变.不同物质的比热容一般不同，同种物质的比热容和状态有关，如水和冰的比热容就不一样.3.3.比热容的单位比热容的单位: 焦耳/（千克摄氏度)J/(kg) .水的比热容最大，其大小为4.2103J/(kg),它表示1kg水温度升高（或降低）1时，吸收（或放出）的热量是4.2103J.4.热量的计算： 当物体的温度升高时，吸收的热量是Q吸=cm(t-t0)；物体的温度降低时，放出的热量是Q放=cm（t0-t）. 公式中c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表 示物体的初温，t表示物体的末温,（t-t0）和（t0-t）分别表示物体吸热时升高的温度和物体放热时降低的温度，即表示物体吸(放)热时温度的变化量.若温度的变化量用t表示，那么吸、放热公式可统一表示为Q=cmt.5.水的比热容较大的应用： 水的比热容较大，在我们日常生活和生产中具有重要意义，主要表现为两个方面:一是冷却(或取暖).水的比热容较大，那么一定质量的水升高（或降低）一定的温度吸收(或放出)的热量较多，这有利于我们用水作冷却剂(或取暖).另一方面，由于水的比热容较大，一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候.考点五考点五 热机及热机效热机及热机效率率 1.1.热机热机 (1)(1)热机的概念：利用热机的概念：利用内能做功转化为机械能内能做功转化为机械能的机的机械械. . (2)(2)热机的种类热机的种类利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、喷气发动机和火箭发动机等机、喷气发动机和火箭发动机等. 蒸汽机车蒸汽机车 蒸汽机车蒸汽机车 火电站的汽轮机火电站的汽轮机 喷气发动机喷气发动机 火箭发动机火箭发动机2.2.内燃机工作原理：燃料在汽缸内燃烧，生成高内燃机工作原理：燃料在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，把化学能转化为内能，然后燃温高压的燃气，把化学能转化为内能，然后燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能气推动活塞做功，把内能转化为机械能. . 3.常见的内燃机有汽油机和柴油机，它们的主要区别如常见的内燃机有汽油机和柴油机，它们的主要区别如下表所示下表所示.类别类别汽油机汽油机柴油机柴油机 燃料汽油柴油构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴吸气冲程中进入气缸内的物质汽油和空气的混合燃料纯净的空气点火方式点燃式压燃式效率20%30%30%45%压缩程度 低高4.四冲程内燃机的工作过程是由吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程组成的.5.5.四冲程内燃机完成四个冲程叫做一个工作循环，每四冲程内燃机完成四个冲程叫做一个工作循环，每一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，只有做功冲程燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠只有做功冲程燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的飞轮的惯性来完成的. .6.6.四冲程内燃机工作过程中能量的转化：压缩冲程中，四冲程内燃机工作过程中能量的转化：压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能. .7.7.热机效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释热机效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比放的热量之比. .即即=W=W有用有用/Q/Q放放100%100%1（2016巴中）下列现象中，能用来说明分子在不停地做无规则运动的是（ A ）A玉兰花开，闻到阵阵花香B扫地时的尘土飞扬C车刀在砂轮的高速摩擦下溅出火花D羊群在草原上奔跑真题体验 玉兰花开，闻到阵阵花香，是香气分子的无规则运动，故A正确；扫地时，空中尘埃飞扬，属于固体小颗粒的运动，是机械运动，故B错误；车刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花，是脱落的炽热微粒在运动，是机械运动，故C错误；羊群在草原上奔跑，是物体的运动，属于机械运动，故D错误【解答】【答案】A真题体验 2（2016十堰）下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（ C ）A冬天用热水袋暖手B病人发烧时用冷毛巾在头部降温C汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度升高D冬天喝年奶前把牛奶放在热水中烫一烫【解答】冬天用热水袋暖手，该过程是能量的转移，故是热传递改变内能，故A错误；病人发烧时用冷毛巾在头部降温，该过程是能量的转移，故是热传递改变内能，故B错误；汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度升高，即活塞对燃料做功，使得燃料的内能增加，温度升高，是通过做功的方式改变内能，故C正确； 冬天喝年奶前把牛奶放在热水中烫一烫，该过程是能量的转移，故是热传递改变内能，故D错误；【答案】C真题体验 3（2016泰安）下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是（ A ）A公园中的石凳被太阳晒热B快速弯折铁条，铁条弯折处变热C两手互相摩擦时手发热D刀具在砂轮上磨得发烫【解答】公园中的石凳被太阳晒热，是石凳从太阳吸收热量，是通过热传递改变石凳的内能，故A符合题意；快速弯折铁条，对铁条做功，使铁条的内能增加、温度升高，故B不符合题意双手因摩擦而发热，属于做功改变物体的内能，故C不符合题意刀具在砂轮上磨得发烫，是克服摩擦做功，将机械能转化成内能，故D不符合题意【答案】A真题体验 4（2016邵阳）将质量是0.5kg的水加热，使它的温度从20升高到60，需要吸收的热量是c水=4.2103J/（kg）（ C ）A4.2104JB1.26104JC8.4104JD8.4107J【分析】知道水的质量、水的比热容、水的温度变化，利用吸热公式Q吸=cmt求水吸收的热量【解答】Q吸=cmt=4.2103J/（kg）0.5kg（6020）=8.4104J 【答案】C真题体验 5. （2016巴中）汽油机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、 、做功冲程、排气冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过 的方式改变水的内能. 【答案】压缩冲程 热传递真题体验 6. （2016无锡）太阳能路灯的灯杆顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7107J,这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35 W的路灯工作60 h，那么该太阳能路灯的能量转化率是 %。（煤的热值为3.0107J/kg）【答案】0.9 28
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