第21課 物體的內(nèi)能（原卷版）

第21課物體的內(nèi)能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)理解內(nèi)能與內(nèi)能的變化方式掌握熱量的計(jì)算熱機(jī)的沖程與效率計(jì)算準(zhǔn)確判斷物體內(nèi)能的變化方式掌握熱量的計(jì)算以及熱效率熱機(jī)的沖程與熱機(jī)效率的計(jì)算002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)觀察下列的變化尋找相關(guān)特點(diǎn)鉆木取火壓縮生熱擠壓是瓶塞彈出加熱使瓶塞彈出思考下列能量的來源燃燒的木材行駛的汽車003知識(shí)梳理一.內(nèi)能1.內(nèi)能的定義：分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和。2.內(nèi)能大小的影響因素：（1）分子動(dòng)能：分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，同一切運(yùn)動(dòng)著的物體一樣,運(yùn)動(dòng)著的分子也具有動(dòng)能。【影響分子動(dòng)能的因素】溫度升高分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度增加內(nèi)能增加溫度溫度降低分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度減弱內(nèi)能減少（2）分子勢(shì)能：由于分子之間存在相互作用力,因此分子之間也具有勢(shì)能。【影響分子勢(shì)能的因素】體積增加分子勢(shì)能增加內(nèi)能增加體積體積減少分子勢(shì)能減少內(nèi)能減少（3）分子數(shù)目：溫度體積相同，物體內(nèi)的分子數(shù)越多，內(nèi)能就越大3.改變物體內(nèi)能大小的方法：二.熱量的計(jì)算1.熱量定義：物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少叫做熱量2.比熱容的定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的比熱容，比熱容用符號(hào)℃表示，單位為焦/(千克.℃)，讀作焦每千克攝氏度。3.熱量的計(jì)算公式：Q=cm△t，其中C表示比熱容，m表示質(zhì)量，△t表示溫度變化量4.燃料的熱值：（1）定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。（2）單位：焦/千克，或者焦/立方米5.燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式（一般是總功）：Q放=mq三.溫度，內(nèi)能和熱量的關(guān)系比較溫度熱量?jī)?nèi)能概念不同宏觀上：表示物體的冷熱程度微觀上：反映物體中大量分子在熱傳遞過程中，傳遞熱量的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度多少物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢(shì)能的總和量的性質(zhì)狀態(tài)量過程量狀態(tài)量表述“降低”或“升高”“放出”或“吸收”“有”“具有”“改變”“增加”“減少”單位攝氏度(℃)焦耳(J)焦耳(J)聯(lián)系溫度的變化，可以改變一個(gè)物體的內(nèi)能，,傳遞熱量的多少可以量度物體內(nèi)能改變的多少。物體吸收或放出熱量，它的內(nèi)能將發(fā)生改變，但它的溫度不一定改變。如冰融化時(shí)要吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度卻保持在0℃不變。同樣，物體放出熱量時(shí)，溫度也不一定降低四.熱機(jī)1.定義：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械2.常見的內(nèi)燃機(jī)種類：（1）蒸汽機(jī)（2）噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)五.內(nèi)燃機(jī)1.定義：燃料在機(jī)器汽缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)。汽油機(jī)和柴油機(jī)是兩種常見的內(nèi)燃機(jī)。2.常見的內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)和柴油機(jī)3.汽油機(jī)工作原理：氣缸吸入汽油和空氣的混合物，經(jīng)火花塞點(diǎn)火將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，推動(dòng)著活塞運(yùn)動(dòng)。4.柴油機(jī)工作原理：氣缸吸入空氣，經(jīng)噴油嘴把柴油噴進(jìn)高溫的氣缸點(diǎn)燃，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，推動(dòng)著活塞運(yùn)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)的工作：對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的活塞上下運(yùn)動(dòng)我們把內(nèi)燃機(jī)的工作分為四個(gè)沖程，作為一個(gè)工作循環(huán)，轉(zhuǎn)兩圈，做一次功，只有做功沖程是對(duì)外做功，其他沖程都是靠慣性完成內(nèi)燃機(jī)的工作（以汽油機(jī)的圖示為例）吸氣沖程---進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下，將空氣吸入氣缸（汽油機(jī)吸入的是汽油和空氣的混合物）壓縮沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉，活塞向上，壓縮氣缸里的氣體（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）做功沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉，活塞向下，氣缸里燃料燃燒（將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽油機(jī)需要火花塞點(diǎn)火，柴油機(jī)壓燃）排氣沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上，將氣缸里的氣體排出7.汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別：（1）缸內(nèi)吸入的氣體：汽油機(jī)吸入的是空氣與汽油的混合氣體，柴油機(jī)吸入的是空氣（2）點(diǎn)火方式：汽油機(jī)在壓縮沖程結(jié)束通過火花塞電子打火點(diǎn)燃，柴油機(jī)是壓縮沖程結(jié)束通過噴油嘴噴入柴油蒸氣后直接壓燃（3）結(jié)構(gòu)上：汽油機(jī)的火花塞，柴油機(jī)有噴油嘴。（4）效率上：柴油機(jī)的效率高于汽油機(jī)（5）體積上：柴油機(jī)更大，功率也相對(duì)大些。00401強(qiáng)化訓(xùn)練一、選擇題1．2022年11月29日，“長(zhǎng)征二號(hào)F遙十五”運(yùn)載火箭托舉神舟十五號(hào)載人飛船升空。下列說法正確的是（）A．燃料在燃燒過程中熱值不斷增大B．太空中的溫度很低，飛船的內(nèi)能可能為零C．火箭可選用液態(tài)氫作為燃料，是因?yàn)闅涞谋葻崛葺^大D．加速上升的過程中，飛船的動(dòng)能增大，重力勢(shì)能也增大2．關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．0℃的冰塊內(nèi)能為0 B．溫度高的物體含有的熱量多C．汽油機(jī)做功沖程氣缸內(nèi)燃?xì)獾膬?nèi)能增加 D．兩個(gè)發(fā)生熱傳遞的物體之間一定存在溫度差3．下列有關(guān)熱的說法正確的是（）A．在沿海，由于海水的比熱容大，所以白天的風(fēng)通常從陸地吹向大海B．使用液態(tài)氫作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，是因?yàn)樗紵艧岫郈．熱機(jī)所用燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能越多，該熱機(jī)的效率就越高D．“神舟十五號(hào)”搭載的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，也屬于熱機(jī)中的一種4．如圖所示，在吸濾瓶中裝入少量的水，并滴入幾滴酒精。塞緊塞子后，用氣筒往瓶?jī)?nèi)打氣。當(dāng)塞子跳出時(shí)，看到瓶口有白霧出現(xiàn)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析錯(cuò)誤的是（）A．往瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，外界對(duì)瓶?jī)?nèi)氣體做功 B．往瓶?jī)?nèi)打氣時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能變小C．瓶塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低 D．瓶塞跳出時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功5．如圖是四沖程汽油機(jī)工作狀態(tài)示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．該圖表示的是壓縮沖程B．該沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程C.該沖程中汽缸內(nèi)氣體分子運(yùn)動(dòng)劇烈程度增加D．該沖程中主要是通過熱傳遞的方式改變汽缸內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能6．科學(xué)少年團(tuán)在校園科技節(jié)中制作了如圖的“水火箭”。團(tuán)員把氣體打入密閉的瓶子內(nèi)，使得瓶子內(nèi)的氣壓增大，當(dāng)超過橡皮塞與瓶口接合的最大程度時(shí)，瓶口與橡皮塞自由脫離，箭內(nèi)水向后噴出，獲得反作用力射出。“箭內(nèi)水向后噴出，獲得反作用力射出”的能量轉(zhuǎn)化過程與下列哪個(gè)過程類似？（）A．B．C．D．7．關(guān)于物體內(nèi)能的下列說法，正確的是（）A．曬太陽使身體變暖，是通過做功改變內(nèi)能的B．熱量總是由內(nèi)能大的物體傳遞給內(nèi)能小的物體C．一塊0℃的冰熔化成0℃的水，內(nèi)能增加D．物體吸收熱量，內(nèi)能變大，溫度一定升高8．禮花噴射器結(jié)構(gòu)如圖，氣罐內(nèi)有高壓氣體，氣罐通過氣閥與紙筒相連。使用時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)紙筒打開氣閥，氣體將紙筒內(nèi)的禮花快速噴向遠(yuǎn)處。對(duì)該過程的分析正確的是（）A．氣罐內(nèi)壁溫度降低B．罐內(nèi)氣體的內(nèi)能增加C．罐內(nèi)氣體通過熱傳遞方式改變了其內(nèi)能D．該過程能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)壓縮沖程相同9．將冰塊放在泡沫箱中可制成簡(jiǎn)易“冰箱”，把一瓶飲料放入“冰箱”后，冰塊和飲料的溫度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示，在兩物體溫度達(dá)到相同的過程中，下列說法正確的是（）A．0℃的冰塊沒有內(nèi)能B．熱量總是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體轉(zhuǎn)移C．物體內(nèi)能大小與溫度無關(guān)D．飲料溫度降低是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能10．熱機(jī)的出現(xiàn)加快了人類社會(huì)的進(jìn)步，同時(shí)也帶來了相應(yīng)的環(huán)境問題。如圖所示為汽油機(jī)工作原理圖，下列說法錯(cuò)誤的是（）

A．圖a是吸氣沖程 B．圖b中氣體溫度升高C．圖d中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．靠慣性完成的沖程是a、d、e11．利用如圖所示裝置，探究“做功改變物體內(nèi)能”。廣口瓶?jī)?nèi)裝有一些水，用瓶塞將瓶口塞緊，瓶塞通過導(dǎo)管與打氣筒相連，用打氣筒給瓶中打氣。實(shí)驗(yàn)中，你應(yīng)該注意觀察的是（）A．打氣的過程 B．打氣過程中瓶?jī)?nèi)水的情況C．瓶塞跳起的高度 D．瓶塞跳起的瞬間，瓶?jī)?nèi)發(fā)生的變化12．下列說法正確的是（）A．沒有吸熱過程和放熱過程，說熱量是毫無意義的B．物質(zhì)的比熱與物體吸收的熱量、物體的質(zhì)量及物體溫度的變化有關(guān)C．兩個(gè)物體升高相同的溫度，吸收的熱量也一定相同D．熱量總是從熱量多的物體傳遞給熱量少的物體13．關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體B．溫度高的物體內(nèi)能一定大，溫度低的物體內(nèi)能一定小C．物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，只要溫度不變，物體的內(nèi)能就一定不變D．物體的內(nèi)能增加，一定是吸收了熱量14．甲乙丙丁是汽油機(jī)的工作原理，戊圖是常見的生活現(xiàn)象，說法正確的是（）A．丙沖程的原理和戊圖所示一致B．乙沖程把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C．甲沖程氣體被壓縮溫度升高D．丁沖程是汽油機(jī)的排氣沖程二、填空題15．為響應(yīng)衢州春節(jié)期間禁放煙花的號(hào)召，小柯購買了彩帶禮花（圖甲），增添節(jié)日氣氛。旋動(dòng)紙筒就把閥門打開了，壓縮空氣就把彩帶噴出去了（模型如圖乙），彩帶噴出后，壓縮空氣溫度：此過程中的能量轉(zhuǎn)化方式與圖丙中汽油機(jī)的沖程一致（填字母）。

16．今年，我國自主研發(fā)了首款氫能發(fā)動(dòng)機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)“零碳排放、零污染排放”。（1）氫能發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與汽油機(jī)相同。如圖所示為發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程，該沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為能。（2）完全燃燒10m3的氫氣可以放出的熱量為J。（氫氣的熱值為1.26×107J/m3）。三、探究題17．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)量液體吸收熱量前后的溫度值，并用鐘表記錄加熱時(shí)間，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表。

物質(zhì)初始溫度/℃加熱時(shí)間/min最后溫度/℃水20645食用油20668（1）實(shí)驗(yàn)中，需要取(選填“質(zhì)量”或“體積”)相同的水和食用油裝入兩個(gè)相同的燒杯進(jìn)行加熱。（2）用兩個(gè)相同的裝置分別給水和食用油加熱6min后，水升高的溫度比食用油升高的溫度。(選填“多”或“少”)。（3）此實(shí)驗(yàn)中，若要使水和食用油升高的溫度相同，則要繼續(xù)給水加熱一段時(shí)間，待兩者升高的溫度相同時(shí)，水吸收的熱量(選填“大于”、“小于”或“等于”)食用油吸收的熱量。（4）若在同樣條件下加熱相同一段時(shí)間后，水的溫度達(dá)到25℃，食用油的溫度達(dá)到30℃，食用油的比熱容為J/(kg?℃)[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]。四、簡(jiǎn)答題18．小科家使用的是瓶裝液化氣，每瓶中裝入的液化氣質(zhì)量為21kg。已知液化氣的熱值q=5×107J/kg，水的比熱容c水=4.2×103J/(kg·℃）。求：（1）整瓶液化氣完全燃燒放出的熱量是多少？（2）若整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的60%被利用，那么散失的熱量是多少？（3）若將上述散失的熱量全部利用起來，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，整瓶液化氣完全燃燒可以將2000kg初溫為20℃的水加熱到多少攝氏度？19．寧波市部分公交車用天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷，熱值為3.6×107J/m3。如果一輛公交車滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是6×103kg，那么10m3甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車滿載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛100min。勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍，求：（1）這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率。（2）若10m3的甲烷氣體