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文檔簡介

總復習:熱和能(提高)

【考綱要求】

1.了解分子動理論的初步知識;

2.知道物體的內(nèi)能,知道影響內(nèi)能大小的因素,改變內(nèi)能的兩種方式;

3.掌握比熱容的概念,能利用比熱容解釋有關現(xiàn)象;

4.了解熱機的工作原理,知道汽油機、柴油機的工作原理及能量轉(zhuǎn)化;

5.知道熱機的效率;知道提高熱機效率的途徑;

6.知道能量的轉(zhuǎn)化和守恒。

【知識網(wǎng)絡】

「物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的

產(chǎn)子熱運動/物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做熱運動

〔分子之間存在引力和斥力

內(nèi)能的定義及影響因素

「做功

改變內(nèi)能的方法4

I熱傳遞

比熱容的定義、單位、及物理意義

熱量的定義、單位

比熱容

「吸熱:2吸=(:冽?-4)

八挑、)熱量的計算八/、

定義:利用內(nèi)能做功的機械

能r蒸汽機

汽輪機

種類《

噴氣發(fā)動機

熱機《〔內(nèi)燃機{亶工作原理'能量轉(zhuǎn)化

「燃料的熱值

I熱機的效率J燃料完全燃燒放熱的計率盤=所

I定義:用來做有用功的那部分能量,與燃料完全燃燒放出的能量之比

I能量雌化與守恒

【考點梳理】

考點一、分子熱運動

1.物質(zhì)的構(gòu)成:常見物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的。

2.分子的熱運動:

(1)擴散:不同物質(zhì)在相互接觸時,彼此進入對方的現(xiàn)象。

(2)影響擴散快慢的因素:溫度。

(3)擴散現(xiàn)象表明:一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運動。

3.分子之間的作用力:分子之間即存在斥力也存在引力。

要點詮釋:

1.物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運動叫做分子的熱運動。溫度的高低是物體內(nèi)分子熱運動劇烈程度的標

志。溫度越高,分子熱運動越劇烈,擴散越快。

2.分子之間的引力和斥力同時存在,只是對外表現(xiàn)不同:

(1)當固體被壓縮時,分子間的距離變小,作用力表現(xiàn)為斥力。

(2)當固體被拉伸時,分子間的距離變大,作用力表現(xiàn)為引力。

3、分子動理論的基本觀點:

(1)常見物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的;

(2)物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做熱運動;

(3)分子之間存在引力和斥力。

考點二、內(nèi)能

1.定義:構(gòu)成物體的所有分子,其熱運動的動能與分子勢能的總和,叫做物體的內(nèi)能。

2.單位:焦耳,符號:J。

3.影響內(nèi)能大小的因素:溫度、質(zhì)量、體積、狀態(tài)等。

4.改變內(nèi)能的方式:熱傳遞、做功。

5.內(nèi)能與機械能的區(qū)別:物體的內(nèi)能大小與物體內(nèi)部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關,

是物體能量的微觀表現(xiàn);物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關,是物體能量的宏

觀表現(xiàn)。物體的內(nèi)能在任何情況下都不會為零(因為分子不停地做無規(guī)則運動總有動能),而物體的機

械能可以相對為零。所以內(nèi)能和機械能是兩種不同形式的能量。

要點詮釋:

1.內(nèi)能與溫度:同一個物體,它的溫度越高,內(nèi)能越大。物體的溫度升高,內(nèi)能增加,內(nèi)能增加,溫度

不一定升高,如:晶體熔化的過程,物體吸收熱量內(nèi)能增加,但是溫度不變。

2.熱傳遞:

(1)發(fā)生條件:溫度差。

(2)方向:能量從高溫物體傳遞到低溫物體。

(3)結(jié)果:物體溫度相同。

(4)實質(zhì):內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。

3.熱量:熱傳遞中,傳遞的能量的多少叫熱量。即“熱量”是一個過程量,只能說“吸收”或“放出”

了熱量,不能說物體含有熱量。熱量的單位是焦耳(J)

4.做功:外界對物體做功,物體內(nèi)能增加;物體對外界做功,物體內(nèi)能減小。做功的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化。

考點三、比熱容

L定義:一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比,叫做這種

物質(zhì)的比熱容。符號c

2.單位:焦每千克攝氏度,符號是J/(kg?℃)。

3.熱量的計算:

(1)吸熱公式:&=二>"(:

式中Q吸表示物體吸收的熱量,c表示物質(zhì)的比熱容,m表示物體的質(zhì)量,t。表示物體原來的溫度,t

表示物體后來的溫度。(t-t0)表示溫度的升高量。

(2)放熱公式:-9

式中(t0-t)表示物體溫度的降低量。

要點詮釋:

1.比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì):

(1)同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收(或放出)熱量的多少及溫度的改變無關。

(2)同一種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下比熱容不同,如冰、水的比熱容是不同的。

2.水的比熱容比較大,是4.2X10)/(kg?寸)。主要表現(xiàn):

(1)由于水的比熱容較大,一定質(zhì)量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的熱量較多,我

們用水作為冷卻劑和取暖用。

(2)由于水的比熱容較大,一定質(zhì)量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改變不多,這一

點有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天,太陽曬到海面上,海水的溫度升高過程中吸收大量的熱,所以人們住在海邊

并不覺得特別熱;冬天,氣溫低了,海水由于溫度降低而放出大量的熱,使沿海氣溫降得不是太低,所

以住在海邊的人又不覺得特別冷。

考點四、熱機

1.熱機:利用內(nèi)能做功的機械。

2.熱機的種類:蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。

3.內(nèi)燃機:燃料直接在發(fā)動機的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。

(1)種類:汽油機和柴油機

(2)四個沖程:活塞在汽缸內(nèi)往復運動,從汽缸缸的一端運動到另一端的過程,叫做一個沖程,汽油

機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。在一個工作循環(huán)中,汽缸內(nèi)的

活塞往復兩次,曲軸轉(zhuǎn)動兩周。四個沖程中只有做功沖程燃氣對外做功,其他三個沖程都是靠飛輪慣性

完成的。一個工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化,在壓縮過程中,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,在做功過程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化

為機械能。

4.燃料的熱值:

(1)定義:把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比,叫做這種燃料的熱值。

(2)單位:焦每千克,符號:J/kg。

(3)熱量的計算:。放=加4,。放一燃料完全燃燒后放出的熱量,m—質(zhì)量,q—燃料的熱值。

5.熱機的效率:

(1)定義:用來做有用功的那部分內(nèi)里,與燃料完全燃燒放出的能量之比,叫做熱機的效率。

(2)公式:

Q放

要點詮釋:

1.汽油機和柴油機的異同點:

不同點相同點

項目汽油機柴油機

構(gòu)造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴(1)構(gòu)造基本相同

都是燃料在氣缸內(nèi)

壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴

點火方壓縮沖程末由火花塞放出電火燃燒,都是內(nèi)燃機。

霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自

式花點燃,稱點燃式

動燃燒,稱壓燃式

(2)都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化

汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣柴油、吸氣沖程吸進汽缸的只是空

燃料為機械能。

混合物氣

壓縮沖程末氣體體積被壓縮為壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸(3)每一個工作循

壓縮比

吸進體積的1/9至1/6進體積的1/22至1/16環(huán)都是由吸氣、壓

做功沖程初燃氣壓強為30至50做功沖程初燃氣壓強為50至100縮、做功、排氣四

做功個大氣壓,溫度2000℃至個大氣壓,溫度1700℃至2000℃,個沖程組成。

2500℃,高溫高壓的氣體推動活高溫高壓的氣體推動活塞做功

塞做功

效率效率較低20%至30%效率較高30%至45%

輕便,多用于汽車、飛機、小型笨重,多用于拖拉機、載重汽車、

用途

農(nóng)機具輪船等重型機械

2.燃料在熱機中燃燒時,總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉,燃料釋放出的內(nèi)能只有一部分用來

推動熱機的運動,即轉(zhuǎn)化為熱機的機械能,其余的能量在廢氣、散熱、機械摩擦中損失掉了,其中廢氣

帶走的能量最多,所以設法利用廢氣的能量,是提高燃料利用率的重要措施。熱機的效率是熱機性能的

一個重要指標,熱機的效率越高,它的機械性能就越好。

考點五、能量的轉(zhuǎn)化和守恒

L常見的能量形式有:機械能、內(nèi)能、電能、光能、化學能等。這些不同形式的能在一定的條件下可以

相互轉(zhuǎn)化。如摩擦生熱是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;水電站里的水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電是機械能轉(zhuǎn)化為電能。

2.能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律:能量既不會憑空消滅,也不會憑空產(chǎn)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,

或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。

要點詮釋:

定律中能的轉(zhuǎn)化,是指通過做功,能的形式發(fā)生了變化,一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能。如

鉆木取火,就是通過克服摩擦做功,使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能的轉(zhuǎn)移,是指同一種能從一個物體轉(zhuǎn)移到

另一個物體上,能的形式?jīng)]有變化,如熱傳遞過程中,內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。

【典型例題】

類型一、基礎知識

▼1.(?無錫)有關分子熱運動,下列說法正確的是()

A.液體很難被壓縮,說明分子間有斥力

B.手捏海綿,海綿體積變小,說明分子間有空隙

C.掃地時塵土飛揚,說明分子在做無規(guī)則運動

D.擴散現(xiàn)象不能在固體中發(fā)生

【思路點撥】(1)分子間同時存在相互作用的引力和斥力;(2)力可以改變物體的形狀;(3)要區(qū)分開

分子的運動和固體小顆粒的運動(機械運動);(4)擴散現(xiàn)象在固體、液體、氣體中均能發(fā)生。

【答案】A

【解析】A、液體很難被壓縮,說明分子間有斥力,故A正確;B、用手捏海綿,海綿的體積縮小了,

說明力可以改變物體的形狀,不能說明分子間有空隙,故B錯誤;C、塵土飛揚是固體小顆粒的運動,

屬于機械運動,不是分子的運動,故C錯誤;D、擴散現(xiàn)象能在固體中發(fā)生,比如長時間緊挨在一起的

金板和鉛板,金中有鉛,鉛中有金,故D錯誤。

【總結(jié)升華】本題考查分子的運動、分子間作用力、力的作用效果,考查的知識點比較多,主要考查學

生對所學物理知識的綜合應用能力。

舉一反三:

【變式】下列現(xiàn)象中,不能用分子熱運動的觀點來解釋的是()

A.打開香皂盒會聞到香味

B.擦黑板時粉塵飛揚

C.水和酒精混合后體積變小

D.將兩個鉛柱底削平、削干凈,緊壓在一起,它們就結(jié)合起來了

【答案】B

掣方.關于溫度、內(nèi)能和熱量,下列說法正確的是()

A.溫度越高的物體所含的熱量一定越多

B.溫度相同的兩個物體間不會發(fā)生熱傳遞

C.(FC的冰變成0℃的水,溫度不變,內(nèi)能不變

D.任何物體都具有內(nèi)能,通過摩擦可增大冰塊的內(nèi)能

【思路點撥】(1)熱量指的是物體在熱傳遞過程傳遞的內(nèi)能的多少,只能說“吸收”或“放出”熱量,

不能用“含有”、“擁有”等字眼。

(2)熱傳遞的條件是物體間存在著溫度差異,內(nèi)能從高溫物體傳給低溫物體。

(3)晶體物質(zhì)的熔化過程不斷吸熱,內(nèi)能增加,但是溫度不變。

(4)內(nèi)能指物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和,任何物體都具有內(nèi)能,改變物體內(nèi)能

有兩種方式:做功和熱傳遞。

【答案】BD

【解析】A、熱量是過程量,描述它的術語只能用“吸收”和“放出”,不能用“含有”,故A的說法

錯誤,不符合題意。

B、溫度相同的兩個物體間不存在溫度差,不會發(fā)生熱傳遞,故B的說法正確,符合題意。

C、的冰變成的水,吸收了熱量,盡管溫度不變,但是內(nèi)能變大,故C的說法錯誤,不符合題意。

D、任何物體都具有內(nèi)能,通過摩擦,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,冰塊的內(nèi)能增大,故D的說法正確,符合題

屈、O

【總結(jié)升華】①要正確理解溫度、熱量與內(nèi)能的關系,以及改變內(nèi)能的兩種方式。

②解決問題的訣竅是:物體吸熱或溫度升高,內(nèi)能一定增大;但物體的內(nèi)能增大,不一定是由物體吸熱

或溫度升高引起的。

舉一反三:

【變式】(?南寧)下面關于熱現(xiàn)象的說法,正確的是()

A.冬天搓手取暖是利用熱傳遞來改變內(nèi)能

B.鐵絲很難被拉斷說明分子間存在引力

C.衣柜里的樟腦片升華時要放熱

D.汽油機的做功沖程把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

【答案】B

探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”時,同學們用酒精燈同時開始均勻加熱質(zhì)量和初溫都相等的沙

子和水,裝置如圖。下列說法正確的是()

A.實驗中,沙子吸熱升溫較快,說明沙子吸熱能力較強

B.在本實驗中,物體吸熱多少是由物質(zhì)的種類決定的

C.實驗中,將沙子和水加熱到相同溫度時,它們吸收的熱量相同

D.實驗中,加熱相同的時間,末溫低的物質(zhì)吸熱能力強

【思路點撥】(1)比熱容是物質(zhì)的一種特性,與物體質(zhì)量、溫度高低、吸放熱多少都沒有關系;比熱容

是反映不同物質(zhì)吸放熱能力強弱的一個物理量。

(2)水和干沙子,誰溫度升高的快,需要利用Q=Cm^t來判斷。

【答案】D

【解析】A.實驗中,沙子吸熱升溫較快,說明沙子的比熱容小,吸熱能力弱;

B.在本實驗中,物體吸熱多少是由加熱時間決定的;

C.將沙子和水加熱到相同溫度時,據(jù)、=?112\3水吸收的熱量多;

D.加熱相同的時間,吸收的熱量相等,據(jù)0=(:1112\3末溫低的物質(zhì)比熱容大,吸熱能力強。

【總結(jié)升華】考查了比熱容的概念,學生要學會總結(jié)實驗得到的結(jié)論.考查了利用吸收熱量公式Q=cm

△t的熟練應用,對實驗說明的問題,學生要記住這個結(jié)論。

舉一反三:

【變式】用兩個相同的電熱器給質(zhì)量相同的物質(zhì)甲和水加熱,它們的溫度隨加熱時間的變化關系如圖所

示,據(jù)此判斷物質(zhì)甲的比熱容為()

A.2.1X1O3J/(kg-℃)B.4.2X103J/(kg*℃)

C.1.2X103J/(kg?℃)D.條件不足,不能確定

【答案】A

小明根據(jù)所學的物理知識并結(jié)合下列表格中的數(shù)據(jù),得出以下四個結(jié)論,其中正確的是(

物密度p/(kg。/)熔點t/℃比熱容

質(zhì)(常溫常壓下)(標準大氣壓下)c/[J-(kg「C)T

冰0.9X10302.1X103

鋁2.7X1036600.88X103

鐵7.9X10315350.46X103

A.寒冬季節(jié)盛有水的水缸放在室外不可能破裂

B.標準大氣壓下,鋁在660℃時一定處于固液共存狀態(tài)

C.體積相等的鐵球和鋁球,如果它們的質(zhì)量相等,鐵球可能是實心的

D.質(zhì)量相等的實心鐵塊和實心鋁塊,升高相同的溫度,鋁塊吸收的熱量較多

【思路點撥】A.由表中數(shù)據(jù)可得冰的熔點,而水的凝固點與冰的熔點相同。在寒冬季節(jié),水達到凝固點

而結(jié)冰,結(jié)冰時質(zhì)量不變,密度減小,體積變大,將把水缸脹破;

B.一標準大氣壓下,鋁的熔點是660℃,鋁熔化時溫度不變繼續(xù)吸熱,直到完全熔化;

C.鐵的密度大于鋁的密度,體積相等的鐵球和鋁球,如果是實心的,鐵的質(zhì)量大于鋁的質(zhì)量,如果它們

的質(zhì)量相等,鐵一定是空心的;

D.由表中知道鐵和鋁的比熱容的大小關系,又知道m(xù)相同,升高的溫度相同,根據(jù)吸熱公式判斷。

【答案】D

【解析】A.水在寒冬季節(jié),達到凝固點而結(jié)冰,結(jié)冰時,體積變大,將把水缸脹破,故A錯;

B.一標準大氣壓下,鋁的熔點是660℃,660℃的鋁可能剛達到熔點還沒有熔化(全是固態(tài))、也可能是

處于熔化過程中(固液混合),也可能剛?cè)刍Y(jié)束(全為液體),故B錯;

C.鐵的密度大于鋁的密度,體積相等的鐵球和鋁球,如果是實心的,鐵的質(zhì)量一定大于鋁的質(zhì)量,故C

錯;

D.由表中知道c鐵<c鎧,又知道m(xù)相同,升高的溫度相同,根據(jù)吸熱公式Q^cmAt可知鋁塊吸收的

熱量較多,故D正確。

【總結(jié)升華】本題考查了學生從表格數(shù)據(jù)中搜集有用信息并加以利用的能力,涉及到空心問題、晶體熔

化規(guī)律、熱量的計算、凝固條件,是一個與生活相聯(lián)系的綜合題。

類型二、知識運用

@5.為體現(xiàn)低碳經(jīng)濟的理念,上海世博會充分利用太陽能發(fā)電技術,其主題館屋面太陽能板的面積達

3X10%,年發(fā)電量3X10%Wh。若這些電能由火力發(fā)電站提供(煤的熱值為3X10,J/kg,煤完全燃燒

釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是30%),則僅此一項每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量為()

A.2.0X104kgB.1.2X105kgC.3.6X105kgD.1.2X106kg

【思路點撥】知道利用太陽能年發(fā)電量W,這些電能若由燃燒煤的火力發(fā)電站提供,根據(jù)W=mqX30%求

出需要煤的質(zhì)量,即每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量。

【答案】D

【解析】由題知,利用太陽能年發(fā)電量:^=3X10W./Z=3X106X3.6X106J=1.08X1013J;

?.?若這些電能有火力發(fā)電站提供:JV=mq30°/o;

W1.08xl0i3j

..?用火力發(fā)電需要煤炭:m=---=1.2x106^g

30%q3xl07J/^gx30%

每年可節(jié)約煤炭1.2XlO'kg。

【總結(jié)升華】本題是一道電學與熱學的綜合應用題.與生活相連,加強了學生的節(jié)能環(huán)保意識.注意計

算時的單位變換要正確。

如圖,為內(nèi)燃機的能流圖,則內(nèi)燃機的效率可表示為()

E+E+E+E.”2100%

A\234x100%B

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