內(nèi)能及內(nèi)能的利用

1、內(nèi)能及內(nèi)能的利用復(fù)習(xí)提綱（谷五召）一、分子熱運(yùn)動(dòng)1. 物質(zhì)是由分子組成的。分子若看成球型，其直徑以10-1°m來(lái)度 量。2. 一切物體的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 擴(kuò)散：不同物質(zhì)在相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。 擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明：A、分子之間有間隙。B、分子在做不停的無(wú)規(guī) 則的運(yùn)動(dòng)。 課本中的裝置下面放二氧化氮這樣做的目的是: 防止二氧化氮 擴(kuò)散被誤認(rèn)為是重力作用的結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩瓶氣體混合在一 起顏色變得均勻，結(jié)論：氣體分子在不停地運(yùn)動(dòng)。 固、液、氣都可擴(kuò)散, 擴(kuò)散速度與溫度 有關(guān)。 分子運(yùn)動(dòng)與物體運(yùn)動(dòng)要區(qū)分開(kāi)：擴(kuò)散、蒸發(fā)等是分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，而飛揚(yáng)的灰塵，液、氣體對(duì)流是物體運(yùn)

2、動(dòng)的結(jié)果。3. 分子間有相互作用的引力和斥力。 當(dāng)分子間的距離小=分子間平衡距離 r，引力=斥力。 d<r時(shí)，弓I力V斥力，斥力起主要作用， 固體和液體很難被 壓縮是因?yàn)椋悍肿又g的斥力起主要作用。 d>r時(shí)，弓I力斥力，弓力起主要作用。固體很難被拉斷，鋼筆寫(xiě)字，膠水粘東西都是因?yàn)榉肿又g引力起主要作用。 當(dāng)d> 10r時(shí)，分子之間作用力十分微弱，可忽略不計(jì)。破鏡不能重圓的原因是：鏡塊間的距離遠(yuǎn)大于分子之間的作用力的 作用范圍，鏡子不能因分子間作用力而結(jié)合在一起。二、內(nèi)能1. 內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。2. 物體在任何情況下都有

3、內(nèi)能：既然物體內(nèi)部分子永不停 息地運(yùn)動(dòng)著和分子之間存在著相互作用，那么內(nèi)能是無(wú)條件的存 在著。無(wú)論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊。3. 影響物體內(nèi)能大小的因素：溫度：在物體的質(zhì)量，材料、狀態(tài)相同時(shí)，溫度越高物體內(nèi)能越大；質(zhì)量：在物體的溫 度、材料、狀態(tài)相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大； 材料：在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時(shí)，物體的材料不同，物體的內(nèi) 能可能不同；存在狀態(tài)：在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時(shí)，物 體存在的狀態(tài)不同時(shí)，物體的內(nèi)能也可能不同。4. 內(nèi)能與機(jī)械能不同：機(jī)械能是宏觀(guān)的，是物體作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)所具有的能量， 它的大小與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)。內(nèi)能是微觀(guān)的，是物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的能的

4、 總和。內(nèi)能大小與分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)快慢及分子作用有關(guān)。這種 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是分子在物體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，而不是物體的整體運(yùn)動(dòng)。5. 熱運(yùn)動(dòng)：物體內(nèi)部大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高擴(kuò)散越快。溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度越 大。三、內(nèi)能的改變1. 內(nèi)能改變的外部表現(xiàn)：物體溫度升高（降低）物體內(nèi)能增大（減?。Ｎ矬w存在狀態(tài)改變（熔化、汽化、升華）內(nèi)能改變。反過(guò)來(lái)，不能說(shuō)內(nèi)能改變必然導(dǎo)致溫度變化。（因?yàn)閮?nèi)能的變化有多種因素決定）2. 改變內(nèi)能的方法：做功和熱傳遞。A、做功改變物體的內(nèi)能： 做功可以改變內(nèi)能：對(duì)物體做功物體內(nèi)能會(huì)增加。物體 對(duì)外做功物體內(nèi)能會(huì)減少。 做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能

5、的相互轉(zhuǎn)化。 如果僅通過(guò)做功改變內(nèi)能，可以用做功多少度量?jī)?nèi)能的改 變大小。（W = AE） 解釋事例：圖15. 2-5甲看到棉花燃燒起來(lái)了，這是因?yàn)?活塞壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到棉花燃點(diǎn) 使棉花燃燒。鉆木取火：使木頭相互摩擦，人對(duì)木頭做功，使它 的內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到木頭的燃點(diǎn)而燃燒。圖 15. 2-5乙 看到當(dāng)塞子跳起來(lái)時(shí)，容器中出現(xiàn)了霧， 這是因?yàn)槠績(jī)?nèi)空氣推動(dòng) 瓶塞對(duì)瓶塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化凝成小水 適。B、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。 熱傳遞是熱量從高溫物體向低溫物體或從同一物體的高 溫部分向低溫部分傳遞的現(xiàn)象。 熱傳遞的條件是有溫度差，傳遞方式是

6、：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻 射。熱傳遞傳遞的是內(nèi)能（熱量），而不是溫度。 熱傳遞過(guò)程中，物體吸熱，溫度升高，內(nèi)能增加；放熱溫 度降低，內(nèi)能減少。 熱傳遞過(guò)程中，傳遞的能量的多少叫熱量，熱量的單位是 焦耳。熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。C、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別：由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn) 生的效果相同，所以說(shuō) 做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。 但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同，前者能的形式發(fā)生了變 化，后者能的形式不變。涓度：表示物庫(kù)的冷熱程度.n41 不一用陰執(zhí)一切.tfr太師火.障曆牛執(zhí)一A«as.人內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量?jī)?nèi)能増加一 不一走升溟.如：晶體熔化，水沸陸1不一宦吸熱.如¥鉆木

7、取火，摩瘵生熱一指出下列各物理名詞中“熱”的含義：熱傳遞中的“熱”是指：熱量；熱現(xiàn)象中的“熱”是指：溫度；熱膨脹中的“熱”是指：溫度；摩擦生熱中的“熱”是指：內(nèi)能（熱能）。四、熱量1. 比熱容：定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（降低） C時(shí)吸收（放出）的熱量。物理意義：表示物體吸熱或放熱的本領(lǐng)的物理量。比熱容是物質(zhì)的一種特性，大小與物體的種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān)， 與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無(wú)關(guān)。水的比熱容為 4. 2X 103J （kg C）表示：1kg的水溫度 升高（降低）1C吸收（放出）的熱量為 4. 2X 103J。水常調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱，是因?yàn)樗谋葻崛?大。2.

8、計(jì)算公式：Q 吸=。m( t to),Q 放=。m( to t )。3. 熱平衡方程：不計(jì)熱損失Q吸=0放。五、內(nèi)能的利用、熱機(jī)(一) 內(nèi)能的獲得燃料的燃燒燃料燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(二) 熱值1.定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃 料的熱值。2 .單位：J/kg。3.關(guān)于熱值的理解： 對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞“ 1kg”、“某 種燃料”、“完全燃燒” 。1kg是針對(duì)燃料的質(zhì)量而言，如果燃 料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。 某種燃料：說(shuō)明熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)。完全燃燒：表明要完全 燒盡，否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的

9、 值。 熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性， 同時(shí)反映出不同 燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小，也就是說(shuō)， 它 是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、 質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。3. 公式：Q= mq(q為熱值)。實(shí)際中，常利用0吸=0放即cm(t-t o) = n qm聯(lián)合解題。4. 酒精的熱值是3. OX 107j/kg，它表示：1kg酒精完全燃 燒放出的熱量是3. OX 107J。煤氣的熱值是3. 9X 107J/m3,它表示:In3煤氣完全燃燒放 出的熱量是3. 9X 107j。5. 火箭常用液態(tài)氫做燃料，是因?yàn)椋阂簯B(tài)氫的熱值大，體積小便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。6. 爐子的

10、效率： 定義：爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之 比。 公式：n =Q有效/Q 總=cm (t-t 0) /qm'。(三) 內(nèi)能的利用1. 內(nèi)能的利用方式：利用內(nèi)能來(lái)加熱；從能的角度看，這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過(guò)程。利用內(nèi)能來(lái) 做功：從能的角度看，這是 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械 能。2. 熱機(jī)：定義：利用燃料的燃燒來(lái)做功的裝置。能的轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。蒸氣機(jī)內(nèi)燃機(jī)一噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。3. 內(nèi)燃機(jī)：將燃料燃燒移至機(jī)器內(nèi)部燃燒，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且 利用內(nèi)能來(lái)做功的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)。 它主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)。4 內(nèi)燃機(jī)大概的工作過(guò)程：內(nèi)燃機(jī)的每一個(gè)工作循環(huán)分為 四個(gè)階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

11、在這四 個(gè)階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來(lái)完 成的，而做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對(duì)外做功的沖程，是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另外壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。5.熱機(jī)的效率：熱機(jī)用來(lái)做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。公式：n =W有用IQ總=W用/qm。提高熱機(jī)效率的途徑：使燃料充分燃燒；盡量減小各種熱量 損失；機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑、減小摩擦。6.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較:汽油機(jī)柴油機(jī)不同占八、構(gòu)造：頂部有一個(gè)火花塞頂部有一個(gè)噴油嘴吸氣沖程吸入汽油與空氣的混合氣體吸入空氣點(diǎn)燃方式點(diǎn)燃式壓燃式效率低高應(yīng)用小型汽車(chē)、摩托車(chē)載重汽車(chē)、大型拖拉機(jī)相 沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中

12、從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端。同 一個(gè)工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，經(jīng)歷四 點(diǎn)個(gè)沖程，做功1次。六、能量守恒定律1.自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒(méi) 有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，但在日常生活中我們也有所了解，如跟電現(xiàn)象相 聯(lián)系的電能，跟光現(xiàn)象有關(guān)的光能，跟原子核的變化有關(guān)的核能， 跟化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)能等。2在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移 （列 舉學(xué)生所熟悉的事例，說(shuō)明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移）。在熱 傳遞過(guò)程中，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運(yùn)動(dòng)的甲鋼球碰 擊靜止的乙鋼球，甲球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過(guò)程 中能量形式?jīng)]有變。3.在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯， 由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； 在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中，內(nèi) 能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；在水力發(fā)電中，