《内能》与《内能的利用》知识点总结

1 初三物理 内能 与 内能的利用 知识总结 第十三章 热和能 第一节 分子热运动 1 扩散现象 定义 不同物质在相互接触时 彼此进入对方的现象 扩散现象说明 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动 分子之间有间隙 固体 液体 气体都可以发生扩散现象 只是扩散的快慢不同 气体间扩散速度最快 固体间扩散速度最慢 汽化 升华等物态变化过程也属于扩散现象 扩散速度与温度有关 温度越高 分子无规则运动越剧烈 扩散越快 由于分子的运动跟温度有关 所以这种无规则运动叫做分子的热运动 2 分子间的作用力 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的 当分子间距离等于 r0 r 0 10 10m 时 分子间引力和斥力相等 合力为 0 对外不 显力 当分子间距离减小 小于 r0时 分子间引力和斥力都增大 但斥力增大得更快 斥 力大于引力 分子间作用力表现为斥力 当分子间距离增大 大于 r0时 分子间引力和斥力都减小 但斥力减小得更快 引 力大于斥力 分子间作用力表现为引力 当分子间距离继续增大 分子间作用力继续减小 当分子间距离大于 10 r0时 分 子间作用力就变得十分微弱 可以忽略了 第二节 内能 1 内能 定义 物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和 叫做物体的内能 任何物体在任何情况下都有内能 内能的单位为焦耳 J 内能具有不可测量性 2 影响物体内能大小的因素 温度 在物体的质量 材料 状态相同时 物体的温度升高 内能增大 温度降低 内能减小 反之 物体的内能增大 温度却不一定升高 例如晶体在熔化的过程中要不断 吸热 内能增大 而温度却保持不变 内能减小 温度也不一定降低 例如晶体在凝固的 过程中要不断放热 内能减小 而温度却保持不变 质量 在物体的温度 材料 状态相同时 物体的质量越大 物体的内能越大 材料 在温度 质量和状态相同时 物体的材料不同 物体的内能可能不同 存在状态 在物体的温度 材料质量相同时 物体存在的状态不同时 物体的内能也 可能不同 3 改变物体内能的方法 做功和热传递 做功 做功可以改变内能 对物体做功物体内能会增加 将机械能转化为内能 物体对外做功物体内能会减少 将内能转化为机械能 做功改变内能的实质 内能和其他形式的能 主要是机械能 的相互转化的过程 如果仅通过做功改变内能 可以用做功多少度量内能的改变大小 热传递 2 定义 热传递是能量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分 的过程 热量 在热传递过程中 传递内能的多少叫做热量 热量的单位是焦耳 热量是变 化量 只能说 吸收热量 或 放出热量 不能说 含 有 热量 传递温度 的说 法也是错的 热传递过程中 高温物体放出热量 温度降低 内能减少 低温物体吸收热量 温度 升高 内能增加 注意 在热传递过程中 是内能在物体间的转移 能的形式并未发生改变 在热传递过程中 若不计能量损失 则高温物体放出的热量等于低温物体 吸收的热量 因为在热传递过程中传递的是能量而不是温度 所以在热传递过程中 高 温物体降低的温度不一定等于低温物体升高的温度 热传递的条件 存在温度差 如果没有温度差 就不会发生热传递 做功和热传递改变物体内能上是等效的 第三节 比热容 1 比热容 定义 单位质量的某种物质温度升高 或降低 1 时吸收 或放出 的热量 比热容用符号 c 表示 它的单位是焦每千克摄氏度 符号是 J kg 比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量 物理意义 水的比热容 c 水 4 2 10 3J kg 物理意义为 1kg 的水温度升高 或降低 1 吸收 或放出 的热量为 4 2 103J 比热容是物质的一种特性 比热容的大小与物体的种类 状态有关 与质量 体积 温度 密度 吸热放热 形状等无关 水常用来调节气温 取暖 作冷却剂 散热 是因为水的比热容大 比较比热容的方法 质量相同 升高温度相同 比较吸收热量多少 加热时间 吸收热量多 比 热容大 质量相同 吸收热量 加热时间 相同 比较升高温度 温度升高慢 比热容 大 2 热量的计算公式 温度升高时用 Q 吸 cm t t 0 c m Q吸m t t0 Q吸c t t0 t t0 t0 t Q吸cm Q吸cm 温度降低时用 Q 放 cm t0 t c m Q放m t0 t Q放c t0 t t0 t t t 0 Q放cm Q放cm 只给出温度变化量时用 Q cm t c m t Qm t Qc t Qc m Q 热量 焦耳 J c 比热容 焦耳每千克摄氏度 J kg m 质量 千克 kg t 末温 摄氏度 t 0 初温 摄氏度 3 审题时注意 升高 降低 到 10 还是 升高 降低 了 10 前者的 10 是末温 t 后面的 10 是温度的变化量 t 由公式 Q cm t 可知 物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容 质量和温度变 化量这三个因素决定的 第十四章 内能的利用 内能的利用 内能的利用方式 利用内能来加热 实质是热传递 利用内能来做功 实质是内能转化为机械能 第一节 热机 1 热机 定义 热机是利用内能来做功 把内能转化为机械能的机器 热机的种类 蒸汽机 内燃机 汽油机和柴油机 汽轮机 喷气发动机等 2 内燃机 内燃机活塞在汽缸内往复运动时 从气缸的一端运动到另一端的过程 叫做一个冲程 四冲程内燃机包括四个冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 在单缸四冲程内燃机中 吸气 压缩 做功 排气四个冲程为一个工作循环 每个工 作循环曲轴转 2 周 活塞上下往复 2 次 做功 1 次 在 这 四 个 冲 程 中 只 有 做 功 冲 程 是 燃 气 对 活 塞 做 功 而 其 它 三 个 冲 程 吸 气 冲 程 压 缩 冲 程 和 排 气 冲 程 是 依 靠 飞 轮 的 惯 性 来 完 成 的 压 缩 冲 程 将 机 械 能 转 化 为 内 能 做 功 冲 程 是 由 内 能 转 化 为 机 械 能 汽 油 机 工 作 过 程 4 柴 油 机 工 作 过 程 5 3 汽油机和柴油机的比较 汽油机的气缸顶部是火花塞 柴油机的气缸顶部是喷油嘴 汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气 汽油机做功冲程的点火方式是点燃式 柴油机做功冲程的点火方式是压燃式 柴油机比汽油及效率高 比较经济 但笨重 汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动 4 热值 燃料燃烧 使燃料的化学能转化为内能 定义 1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量 叫做这种燃料的热值 用符号 q 表示 单位 固体燃料的热值的单位是焦耳每千克 J kg 气体燃料的热值的单位是焦耳每 立方米 J m 3 热值是燃料本身的一种特性 只与燃料的种类有关 与燃料的形态 质量 体积 是否 完全燃烧等无关 公式 Q qm m q Qq Qm Q 放出的热量 焦耳 J q 热值 焦耳每千克 J kg m 燃料 质量 千克 kg Q qV V q Qq QV Q 放出的热量 焦耳 J q 热值 焦耳每立方米 J m 3 V 燃 料体积 立方米 m 3 物理意义 酒精的热值是 3 0 107J kg 它表示 1kg 酒精完全燃烧放出的热量是 3 0 107J 煤气的热值是 3 9 107J m3 它表示 1m 3煤气完全燃烧放出的热量是 3 9 107J 第二节 热机效率 影响燃料有效利用的因素 一是燃料很难完全燃烧 二是燃料燃烧放出的热量散失很 多 只有一小部分被有效利用 有效利用燃料的一些方法 把煤磨成粉末状 用空气吹进炉膛 提高燃烧的完全程度 以较强的气流 将煤粉在炉膛里吹起来燃烧 减少烟气带走的热量 热机的效率 热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的 效率 热机的效率是热机性能的一个重要标志 与热机的功率无关 公式 Q 总 Q 有用 Q 总 总有 用 Q有 用 由于热机在工作过程中总有能量损失 所以热机的效率总小于 1 热机能量损失的主要途径 废气内内 散热损失 机器损失 6 提高热机效率的途径 使燃料充分燃烧 尽量减小各种热量损失 机件间保持 良好的润滑 减小摩擦 在热机的各种能量损失中 废气带走的能量最多 设法利用废 气的能量 是提高燃料利用率的重要措施 常见热机的效率 蒸汽机 6 15 汽油机 20 30 柴油机 30 45 内燃机的效率比蒸汽机高 柴油机的效率比汽油机高 第三节 能量的转化与守恒 1 能量的转化与守恒 1 能量及其存在的形式 如果一个物体能对别的物体做功 我们就说这个物体具有能 自然界有多种形式的能量 如机械能 内能 光能 电能 化学能 核能等 2 能量的转移与转化 能量可以从一个物体转移到另一个物体 如发生碰撞或热传递 时 也可以从一种形式转化为另一种形式 如太阳能电池 发电机等 3 能量守恒定律 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另一个物体 而在转化和转移的过程中 能的总量保持 不变 2 能量守恒定律是自然界最重要 最普遍的基本定律 大到天体 小到原子核 也无 论是物理学问题还是化学 生物学 地理学 天文学的问题 所有能量转化的过程 都遵 从能量守恒定律 3 第一类永动机 永远不可能实现 因为它违背了能量守恒定律 7 8