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)確表述分子動理論的基本觀點，即物質(zhì)是由大量分子組成的，分子在不停息地做無規(guī)則運動，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單的自然現(xiàn)象和生活現(xiàn)象；能運用關(guān)系式Qcm(t2t1)進行簡單的計算。5能舉例說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；能運用關(guān)系式Qmq進行簡單的計算。7知道熱機工

2、作過程中的能量轉(zhuǎn)化情況(不要求知道內(nèi)燃機具體的工作過程，即不要求分析說明內(nèi)燃機工作的四個沖程)。8能結(jié)合實例說明能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體、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)識效率；能運用能量守恒定律分析一些簡單的實際問題。 一、分子熱運動1分子動理論：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擴散：不同物質(zhì)互相接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象叫做_，不同物質(zhì)之間都可以發(fā)生_現(xiàn)象。3熱運動：分子運動快慢與_有關(guān)，_越高，分子熱運動越劇烈。所有分子的這種無規(guī)則運動叫做分子熱運動。分子無規(guī)則運

3、動引斥間隙擴散擴散溫度溫度二、內(nèi)能4內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動的_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，分子運動越劇烈，內(nèi)能_，此外，內(nèi)能還與物體質(zhì)量、種類、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_，熱傳遞達到平衡時溫度_。6熱量：在熱傳遞的過程中，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，它們在改變物體內(nèi)能上是等效的，做功改變內(nèi)能的實質(zhì)是_和

4、_能的相互轉(zhuǎn)化，熱傳遞改變內(nèi)能的實質(zhì)是能量的_。動分子勢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程中內(nèi)能變化的量度，是過程量，討論物體“含有”或“具有”熱量是沒有意義的，只有在發(fā)生熱傳遞時才能討論熱量。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)的種類有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度和吸(放)熱的多少無關(guān)。10熱量計算：物體溫度升高吸熱Q吸_，物體溫度降低時放熱Q放_。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關(guān)。應(yīng)用Q吸和Q放公式時，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_。熱值是燃料的特征之一。五、熱機和熱機的效率13熱機的工作過程：汽油機的一個工作循環(huán)包括_、_、_、_四個沖程，完成一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)_圈，對外做功_次，壓縮沖程是將_能轉(zhuǎn)化為_能，做功沖程是將_能轉(zhuǎn)化為_能。 熱量質(zhì)量J/kgmq機械 吸氣壓縮做功排氣兩一機械內(nèi)

6、內(nèi)機械14柴油機和汽油機的比較 15.熱機效率：用來做_的那部分能量與燃料_放出的能量之比叫做熱機的效率，提高熱機效率的途徑：使燃料_；減少各種_；減少_。16熱機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_，也不會_，它只會從一種形式_為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在_和_的過程中，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，無論是機械運動，還是生命運動；無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都要遵循這個定律。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算，對固體和液體燃料，用公式Qmq，q的單位是J/kg；對氣體燃料，用公式QVq，q的單位是J/m3。2判斷內(nèi)燃機工作在哪個沖程應(yīng)抓住兩點：一是氣門的開與關(guān)；二是活塞的運動方向。有一個氣門關(guān)閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，活塞向上運動，排氣沖程；兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，活塞向下運動，是做功沖程。1(2011，安徽)夏天的晚上，為了驅(qū)趕蚊蟲，小敏在房間里使用電蚊香，過了一會兒房間里就充滿蚊香的氣味，這是因為_分子在永不停息地做無規(guī)則運動_。2(2013，安徽)古詩“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，這是因為溫度越高，_分子做無規(guī)則運動越劇烈_。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)今社會所倡導(dǎo)的綠色生活方式。利用太陽能將2 000 kg的水從15 加熱到45 ，可以至少節(jié)約_7.4_kg無煙煤。無煙煤的熱值為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演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油

9、機工作過程中的其中兩個過程示意圖。四沖程汽油機利用內(nèi)能做功的沖程是_丁_圖；與四沖程汽油機壓縮沖程工作原理相同的課堂演示實驗是_甲_圖所示的演示過程。 【例1】(2014，安徽)運用分子動理論，可以對液體的蒸發(fā)現(xiàn)象作出合理地解釋：由于液體表面的分子在做_，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?！窘馕觥拷M成物體的分子在不停地做無規(guī)則運動，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。從分子運動論來看，溫度反映了物體內(nèi)分子做無規(guī)則運動的劇烈程度，溫度越高，分子運動越劇烈；溫度越低，分子運動越緩慢。熱運動和溫度有關(guān)，溫度越高分子擴散就越快，即蒸發(fā)得越快

10、。 【答案】無規(guī)則運動無規(guī)則運動(熱運動)越劇烈 分子熱運動 【變式題1】(2014，宣城模擬 )泉城四季，風(fēng)景迥異，無論是一朵花、一個麥穗，還是一粒沙、一片雪花世間萬物皆由大量分子組成，下列現(xiàn)象說明分子在做永不停息運動的是( )A春，微風(fēng)拂過，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)愛我們的家園”實踐活動中，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_；擦除過程中感覺砂紙發(fā)熱，這是通過_的方式增加了它的內(nèi)能?！窘馕觥可凹埍砻婧艽植?，可以使摩擦力增大，易去掉校園周邊的“小廣告”。在摩擦的過程中通

11、過做功的方式增加了砂紙的內(nèi)能?！敬鸢浮績?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)，一些重型汽車停在有水的坑里，這是因為汽車在高速行駛過程中，通過_方式增加輪胎的內(nèi)能，使輪胎的溫度_，輪胎停在水中，通過_方式減少內(nèi)能，降低溫度，以保行車安全。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的冷卻劑，你認(rèn)為選擇_液體更好。【解析】如圖2所示，取相同的橫坐標(biāo)Q0，甲、乙對應(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，c越大，帶走的熱量越多，所以選擇冷卻劑時，液體的比熱容越大越好。【答案】比熱容 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_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間，比較它們升高的溫度，溫度升得高的，吸熱能力弱，比熱容小；溫度升

13、得低的，吸熱能力強，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加熱，讓它們升高相同的溫度，比較它們被加熱時間的長短，加熱時間長的，吸熱能力強，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，小明用兩個相同的裝置做了如圖所示的實驗，用溫度計測量液體吸收熱量后升高的溫度值，并用鐘表記錄加熱時間。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表： (1)在實驗過程中控制加熱時間相同，通過比較_來研究水和食用油吸熱能力的差異。(2)在此實驗中，如果要使水和食用油的最后溫度相同，就要給_加熱更長的時間，此時水吸收的熱量_(選填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的熱量。(3)通

14、過實驗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_這個物理量來描述?！窘馕觥?1)由實驗數(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，說明在相同的時間內(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)由實驗記錄表看出，對食用油和水都加熱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)給水加熱更長的時間，此時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)上用比熱容這個物理量來描述物質(zhì)的這一特性?！敬鸢浮?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、方法技巧過程、現(xiàn)象和內(nèi)能熱傳遞過程伴隨著內(nèi)能的變化，吸熱物體內(nèi)能增加，放熱物體內(nèi)能減少；做功過程也會伴隨著內(nèi)能的變化，對物體做功內(nèi)能增加，物體對外做功內(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)能會減少。二、常見易錯現(xiàn)象認(rèn)為顆粒運動是分子運動(分子運動是肉眼看不見的，而顆粒運動是肉眼看得見的機械運動)；認(rèn)為溫度高的物體所含的熱量多(熱量是一個過程量，只有在物體溫度改變時或狀態(tài)改變時，才會有吸收或放出熱量，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cmt，在質(zhì)量一定和吸收相同的熱量時，比熱容大的，升溫慢)；根據(jù)Q吸cmt計算末溫時，不考慮外加條件，計算結(jié)果出錯(沸點與氣壓有關(guān)，氣壓增大沸點升高)。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，能量從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，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)燃機的一個工作循環(huán)中做功和能量轉(zhuǎn)化易錯(一個工作循環(huán)包括四個沖程，曲軸轉(zhuǎn)動二周，對外做功一次，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 的冰沒有內(nèi)能C一個物體吸收熱量時，溫度不一定升高D對物體做功，物體的溫度一定升高【解析】熱量是一個過程量，與物體溫度的高低無關(guān)，故A錯；任何物體都具有內(nèi)能，故B錯；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；對物體做功時，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?！敬鸢浮緾【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溫度中，最多有幾個可能溫度( )80 100 120 130 A1B2C3D4【解析】液體的沸點與液體表面的大氣壓有關(guān)，氣壓升高沸點升高。反之，氣壓降低沸點降低。水在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸點為100 。題中通過計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 ；