第6講內(nèi)能及其利用

1、安徽省物理內(nèi)能及其利用內(nèi)能及其利用 第六講1能準(zhǔn)確表述分子動(dòng)理論的基本觀(guān)點(diǎn)，即物質(zhì)是由大量分子組成的，分子在不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子間存在著相互作用的引力和斥力。2知道內(nèi)能的概念，知道內(nèi)能是物體能量的一種形式，知道內(nèi)能和物體溫度之間的關(guān)系，即質(zhì)量一定的物體，它的溫度越高，其內(nèi)能越大。3知道熱量是指在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能的改變量。4知道比熱容的概念，能舉例闡明比熱容的物理意義；能利用比熱容概念解釋一些簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象和生活現(xiàn)象；能運(yùn)用關(guān)系式Qcm(t2t1)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。5能舉例說(shuō)明做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種途徑。6能舉例闡明燃料熱值的物理意義；能運(yùn)用關(guān)系式Qmq進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。7知道熱機(jī)工

2、作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化情況(不要求知道內(nèi)燃機(jī)具體的工作過(guò)程，即不要求分析說(shuō)明內(nèi)燃機(jī)工作的四個(gè)沖程)。8能結(jié)合實(shí)例說(shuō)明能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體、不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化等。9能正確表述能量守恒定律；能從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率；能運(yùn)用能量守恒定律分析一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。 一、分子熱運(yùn)動(dòng)1分子動(dòng)理論：物質(zhì)是由_組成的；分子在永不停息地做_；分子之間存在著相互作用的_力和_力；分子之間有_。2擴(kuò)散：不同物質(zhì)互相接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象叫做_，不同物質(zhì)之間都可以發(fā)生_現(xiàn)象。3熱運(yùn)動(dòng)：分子運(yùn)動(dòng)快慢與_有關(guān)，_越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。所有分子的這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做分子熱運(yùn)動(dòng)。分子無(wú)規(guī)則運(yùn)

3、動(dòng)引斥間隙擴(kuò)散擴(kuò)散溫度溫度二、內(nèi)能4內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的_能和_能的總和叫做物體的內(nèi)能，一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，同一物體，物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，內(nèi)能_，此外，內(nèi)能還與物體質(zhì)量、種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)有關(guān)。5熱傳遞：內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或者從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分的現(xiàn)象叫做熱傳遞，發(fā)生熱傳遞的條件是物體之間或物體各部分之間存在_，熱傳遞達(dá)到平衡時(shí)溫度_。6熱量：在熱傳遞的過(guò)程中，傳遞內(nèi)能的多少叫熱量，物體吸收熱量，內(nèi)能_，放出熱量，內(nèi)能_。7改變內(nèi)能的方式：_和_是改變內(nèi)能的兩種方式，它們?cè)诟淖兾矬w內(nèi)能上是等效的，做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是_和

4、_能的相互轉(zhuǎn)化，熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的_。動(dòng)分子勢(shì)越大溫度差相同增大減小做功熱傳遞內(nèi)能其他形式轉(zhuǎn)移熱量是物體在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能變化的量度，是過(guò)程量，討論物體“含有”或“具有”熱量是沒(méi)有意義的，只有在發(fā)生熱傳遞時(shí)才能討論熱量。注意分析理解內(nèi)能、熱量、溫度三者之間的區(qū)別和聯(lián)系。三、比熱容8比熱容：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)所吸收的熱量與_乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容，其單位是_。9比熱容的特性：比熱容是物質(zhì)的特性之一，不同物質(zhì)的比熱容一般_，比熱容與物質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度和吸(放)熱的多少無(wú)關(guān)。10熱量計(jì)算：物體溫度升高吸熱Q吸_，物體溫度降低時(shí)放熱Q放_(tái)。它的質(zhì)量和升高

5、的溫度J/(kg)不同cm(tt0)cm(t0t)物體吸收或放出熱量的多少由物質(zhì)的比熱容、物體質(zhì)量和物體溫度變化量的乘積決定，跟物體溫度高低等無(wú)關(guān)。應(yīng)用Q吸和Q放公式時(shí)，要注意“升高到”“升高了”或“降低到”“降低了”的區(qū)別。四、熱值11熱值：某種燃料完全燃燒放出的_與其_之比叫做這種燃料的熱值，其單位是_，燃料完全燃燒放熱公式Q放_(tái)。熱值是燃料的特征之一。五、熱機(jī)和熱機(jī)的效率13熱機(jī)的工作過(guò)程：汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括_、_、_、_四個(gè)沖程，完成一個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)_圈，對(duì)外做功_次，壓縮沖程是將_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能，做功沖程是將_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能。 熱量質(zhì)量J/kgmq機(jī)械 吸氣壓縮做功排氣兩一機(jī)械內(nèi)

6、內(nèi)機(jī)械14柴油機(jī)和汽油機(jī)的比較 15.熱機(jī)效率：用來(lái)做_的那部分能量與燃料_放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率，提高熱機(jī)效率的途徑：使燃料_；減少各種_；減少_。16熱機(jī)造成的污染主要表現(xiàn)在_污染和_污染。 有用功完全燃燒充分燃燒熱損失機(jī)械磨損消耗的能量大氣噪聲六、能量的轉(zhuǎn)化和守恒17能量既不會(huì)_，也不會(huì)_，它只會(huì)從一種形式_為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在_和_的過(guò)程中，能量的總量_。18能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，無(wú)論是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，還是生命運(yùn)動(dòng)；無(wú)論是宇宙天體，還是微觀(guān)粒子，都要遵循這個(gè)定律。19能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有一定的_的。 消滅創(chuàng)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保

7、持不變方向性1注意燃料燃燒放熱的計(jì)算，對(duì)固體和液體燃料，用公式Qmq，q的單位是J/kg；對(duì)氣體燃料，用公式QVq，q的單位是J/m3。2判斷內(nèi)燃機(jī)工作在哪個(gè)沖程應(yīng)抓住兩點(diǎn)：一是氣門(mén)的開(kāi)與關(guān)；二是活塞的運(yùn)動(dòng)方向。有一個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，活塞向上運(yùn)動(dòng)，排氣沖程；兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程。1(2011，安徽)夏天的晚上，為了驅(qū)趕蚊蟲(chóng)，小敏在房間里使用電蚊香，過(guò)了一會(huì)兒房間里就充滿(mǎn)蚊香的氣味，這是因?yàn)開(kāi)分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)_。2(2013，安徽)古詩(shī)“花氣襲人知驟暖”的意思是，從花的芳香氣味變濃可以知道周邊的氣溫突然升高。從物理學(xué)的

8、角度分析，這是因?yàn)闇囟仍礁?，_分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈_。3(2012，安徽)下列關(guān)于功、內(nèi)能和熱量的描述中正確的是(B)A物體的溫度不變，內(nèi)能一定不變B做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能C溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體多D熱量總是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞 6(2014，蚌埠期末考試)“低碳生活”是當(dāng)今社會(huì)所倡導(dǎo)的綠色生活方式。利用太陽(yáng)能將2 000 kg的水從15 加熱到45 ，可以至少節(jié)約_7.4_kg無(wú)煙煤。無(wú)煙煤的熱值為3.4107 J/kg，水的比熱容為4.2103 J/(kg) 7(2014，安慶畢業(yè)考試)如圖所示，甲、乙是課堂上看到的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)示意圖；丙、丁是四沖程汽油

9、機(jī)工作過(guò)程中的其中兩個(gè)過(guò)程示意圖。四沖程汽油機(jī)利用內(nèi)能做功的沖程是_丁_圖；與四沖程汽油機(jī)壓縮沖程工作原理相同的課堂演示實(shí)驗(yàn)是_甲_圖所示的演示過(guò)程。 【例1】(2014，安徽)運(yùn)用分子動(dòng)理論，可以對(duì)液體的蒸發(fā)現(xiàn)象作出合理地解釋?zhuān)河捎谝后w表面的分子在做_，所以在任何溫度下蒸發(fā)現(xiàn)象都能發(fā)生；溫度越高，分子的_，從而蒸發(fā)越快。【解析】組成物體的分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以任何溫度下蒸發(fā)現(xiàn)象都能發(fā)生。溫度是表示物體冷熱程度的物理量。從分子運(yùn)動(dòng)論來(lái)看，溫度反映了物體內(nèi)分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈；溫度越低，分子運(yùn)動(dòng)越緩慢。熱運(yùn)動(dòng)和溫度有關(guān)，溫度越高分子擴(kuò)散就越快，即蒸發(fā)得越快

10、。 【答案】無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(熱運(yùn)動(dòng))越劇烈 分子熱運(yùn)動(dòng) 【變式題1】(2014，宣城模擬 )泉城四季，風(fēng)景迥異，無(wú)論是一朵花、一個(gè)麥穗，還是一粒沙、一片雪花世間萬(wàn)物皆由大量分子組成，下列現(xiàn)象說(shuō)明分子在做永不停息運(yùn)動(dòng)的是( )A春，微風(fēng)拂過(guò)，花香襲人B夏，暖風(fēng)陣陣，麥浪翻滾C秋，狂風(fēng)乍起，黃沙漫天D冬，寒風(fēng)凜冽，漫天飛雪A【例2】(2014，蚌埠模擬)在“關(guān)愛(ài)我們的家園”實(shí)踐活動(dòng)中，同學(xué)們用砂紙清除校園周邊的“小廣告”。砂紙表面很粗糙，是為了增大_；擦除過(guò)程中感覺(jué)砂紙發(fā)熱，這是通過(guò)_的方式增加了它的內(nèi)能。【解析】砂紙表面很粗糙，可以使摩擦力增大，易去掉校園周邊的“小廣告”。在摩擦的過(guò)程中通

11、過(guò)做功的方式增加了砂紙的內(nèi)能?！敬鸢浮?jī)?nèi)能的改變 摩擦力(或摩擦)做功【變式題2】夏季，在高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)，一些重型汽車(chē)停在有水的坑里，這是因?yàn)槠?chē)在高速行駛過(guò)程中，通過(guò)_方式增加輪胎的內(nèi)能，使輪胎的溫度_，輪胎停在水中，通過(guò)_方式減少內(nèi)能，降低溫度，以保行車(chē)安全。做功升高熱傳遞【例3】(2015，廣安模擬)如圖1是甲、乙兩種質(zhì)量相等的非燃料液體吸收的熱量與溫度變化情況的圖象，請(qǐng)根據(jù)圖象中提供的信息判斷，_液體的比熱容較大。如果要你在甲、乙兩種液體中選擇一種作為汽車(chē)的冷卻劑，你認(rèn)為選擇_液體更好?！窘馕觥咳鐖D2所示，取相同的橫坐標(biāo)Q0，甲、乙對(duì)應(yīng)的溫度變化量分別為t1、t2，由公式c可知，乙液

12、體的比熱容大。根據(jù)Qcmt可知在m、t相同時(shí)，c越大，帶走的熱量越多，所以選擇冷卻劑時(shí)，液體的比熱容越大越好?！敬鸢浮勘葻崛?乙乙【變式題3】比熱容是物質(zhì)的一種特性。用同種物質(zhì)制成兩個(gè)質(zhì)量不等的物體，其比熱容_相同_(選填“相同”或“不同”)。質(zhì)量均為1 kg的銅塊c銅0.39103 J/(kg)和鉛塊c鉛0.13103 J/(kg)，如吸收了相等的熱量，則銅塊與鉛塊升高的溫度之比為_(kāi)1 3_；若銅塊溫度升高了100 ，則它吸收了_3.9104_J的熱量。 比較不同物質(zhì)的吸熱能力1取質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，用相同的加熱器加熱相同的時(shí)間，比較它們升高的溫度，溫度升得高的，吸熱能力弱，比熱容?。粶囟壬?/p>

13、得低的，吸熱能力強(qiáng)，比熱容大。2讓質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，用相同的加熱器分別同時(shí)加熱，讓它們升高相同的溫度，比較它們被加熱時(shí)間的長(zhǎng)短，加熱時(shí)間長(zhǎng)的，吸熱能力強(qiáng)，比熱容大；反之，比熱容小。 【例4】(2014，黃山模擬)為了比較水和食用油的吸熱能力，小明用兩個(gè)相同的裝置做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，用溫度計(jì)測(cè)量液體吸收熱量后升高的溫度值，并用鐘表記錄加熱時(shí)間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表： (1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中控制加熱時(shí)間相同，通過(guò)比較_來(lái)研究水和食用油吸熱能力的差異。(2)在此實(shí)驗(yàn)中，如果要使水和食用油的最后溫度相同，就要給_加熱更長(zhǎng)的時(shí)間，此時(shí)水吸收的熱量_(選填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的熱量。(3)通

14、過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到不同的物質(zhì)吸熱能力不同，物質(zhì)的這種特性用_這個(gè)物理量來(lái)描述。【解析】(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄看出，食用油和水的質(zhì)量相同、初溫相同和加熱裝置相同，說(shuō)明在相同的時(shí)間內(nèi)，食用油和水吸收的熱量相同，因此，只要比較水和食用油加熱相同時(shí)間后升高的溫度，就可以判斷它們的吸熱能力的差異。(2)由實(shí)驗(yàn)記錄表看出，對(duì)食用油和水都加熱6 min，食用油和水的末溫分別為68 和45 ，要使它們的最后溫度相同，應(yīng)給水加熱更長(zhǎng)的時(shí)間，此時(shí)水吸收的熱量大于食用油吸收的熱量。(3)不同的物質(zhì)吸熱本領(lǐng)一般不同，物理學(xué)上用比熱容這個(gè)物理量來(lái)描述物質(zhì)的這一特性。【答案】(1)升高的溫度(或溫度升高的多少等)(2)水大于(

15、3)比熱容一、方法技巧過(guò)程、現(xiàn)象和內(nèi)能熱傳遞過(guò)程伴隨著內(nèi)能的變化，吸熱物體內(nèi)能增加，放熱物體內(nèi)能減少；做功過(guò)程也會(huì)伴隨著內(nèi)能的變化，對(duì)物體做功內(nèi)能增加，物體對(duì)外做功內(nèi)能減少；“白氣”的現(xiàn)象也體現(xiàn)了內(nèi)能的變化，一般情況下內(nèi)能會(huì)減少。二、常見(jiàn)易錯(cuò)現(xiàn)象認(rèn)為顆粒運(yùn)動(dòng)是分子運(yùn)動(dòng)(分子運(yùn)動(dòng)是肉眼看不見(jiàn)的，而顆粒運(yùn)動(dòng)是肉眼看得見(jiàn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng))；認(rèn)為溫度高的物體所含的熱量多(熱量是一個(gè)過(guò)程量，只有在物體溫度改變時(shí)或狀態(tài)改變時(shí)，才會(huì)有吸收或放出熱量，不能在某一溫度下談熱量)；認(rèn)為物體內(nèi)能增加，一定是吸收了熱量(改變物體內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞兩種)；認(rèn)為物體內(nèi)能增加溫度一定升高(例如0 的冰吸熱熔化為0 的水，內(nèi)

16、能增加，溫度不變)；認(rèn)為物質(zhì)的比熱容大，物體吸熱升溫快(根據(jù)Q吸c(diǎn)mt，在質(zhì)量一定和吸收相同的熱量時(shí)，比熱容大的，升溫慢)；根據(jù)Q吸c(diǎn)mt計(jì)算末溫時(shí)，不考慮外加條件，計(jì)算結(jié)果出錯(cuò)(沸點(diǎn)與氣壓有關(guān)，氣壓增大沸點(diǎn)升高)。不理解能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的本質(zhì)區(qū)別(“轉(zhuǎn)化”指能量從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，而“轉(zhuǎn)移”指的是能量的傳遞，能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量形式不變)；內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中做功和能量轉(zhuǎn)化易錯(cuò)(一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)二周，對(duì)外做功一次，有兩次能量轉(zhuǎn)化)。 【例5】關(guān)于溫度、熱量 、內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是()A物體的溫度越高，所含的熱量越多

17、B0 的冰沒(méi)有內(nèi)能C一個(gè)物體吸收熱量時(shí)，溫度不一定升高D對(duì)物體做功，物體的溫度一定升高【解析】熱量是一個(gè)過(guò)程量，與物體溫度的高低無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)；任何物體都具有內(nèi)能，故B錯(cuò)；物體吸收熱量，溫度不一定升高，如冰熔化，水沸騰，吸熱溫度不變，故C對(duì)；對(duì)物體做功時(shí)，物體的內(nèi)能增加，但物體的溫度不一定升高，如0 的冰塊在桌面上摩擦，與桌面接觸的一側(cè)，有水出現(xiàn)，但水的溫度與冰相同，即溫度不變，故D錯(cuò)。【答案】C【例6】1 kg，20 的水吸收4.2105 J的熱量后，它的溫度在下列給出的四個(gè)溫度中，最多有幾個(gè)可能溫度( )80 100 120 130 A1B2C3D4【解析】液體的沸點(diǎn)與液體表面的大氣壓有關(guān)，氣壓升高沸點(diǎn)升高。反之，氣壓降低沸點(diǎn)降低。水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸點(diǎn)為100 。題中通過(guò)計(jì)算水吸熱后溫度變化100 ，所以若環(huán)境氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)氣壓，水的末溫低于100 ；