1、内能与热机复习学案 知识结构 概念 : 内能 物体内能的大小 :. 物体内能的改变 : 做功 对物体做功 -内能增加 . 物体对外做功 -内能减少 . 热传递 ：用传递的热量多少来衡量内能的变化 定义 : 热量的计算 比热容 单位 : 比热容是物质的一种属性。 热机 内燃机 :四个冲程 燃料的热值 : 概念 : 公式 : 单位 一、内能 1、内能： ，叫做物体的内能。 2、物体在 任何情况 下都有内能：既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。 3、影响物体内能大小的因素： 温度 ：在物体的质量，材料、状态相同时，温度
2、越高物体内能越大。 质量 ：在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物 体的内能越大。 材料 ：在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。 存在状态 ：在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。 4、内能与机械能不同： 机械能是 宏观 的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与 机械运动 有关 内能是 微观 的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用 有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动 。 二 、内能的改变 1、改变内能的方法： 和 。 A、做功改变物体的
3、内能： 做功可以改变内能：对物体做功物体内能会 。物体对外做功物体内能会 。 做功改变内能的 实质 是内能和其他形式的能的相互转化 B、热传递可以改变物体的内能。 热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。 热传递的条件是有温度差，传递方式是：传导、对流和辐射。热传递传递的是内能（热量），而不是温度。 热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。 热传递过程中， 叫热量 ，热量的单位是 。热传递的 实质 是内能的转移。 C、做功和热传递改变内能的 区别 ：由于它们改变内能上产生的 效果 相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是 的。但做
4、功和热传递改变内能的实质 不同，前者能的形式发生了 变化 ，后者能的形式 不变 。 D、 温度 、 热量 、 内能 的 区别： 温度：表示物体的冷热程度。 温度升高 内能增加 不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热。 热量：是一个过程。 吸收热量 不一定升温。如：晶体熔化，水沸腾。 内能不一定增加。如：吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。 内能：是一个状态量 内能增加 不一定升温。如：晶体熔化，水沸腾。 不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热 指出下列各物理名词中“热”的含义： 热传递中的“热”是指： 热现象中的“热”是指： 热膨胀中的“热”是指： 摩擦生热中的“热”是指： 三 、热量 1、比热容
5、定义 ： 。 物理意义： 的物理量。 比热容是物质的一种特性，大小 只 与物体的 、 有关， 水的比热容为 4.2 103J(kg ) 表示： 。 水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大 2、计算公式： 注意：此公式只能用于热传递过程中吸收或放出的热量，不能计算燃料燃烧放出的热量；使用公式计算时，还要注意比热容的单位是 J(kg )，质量的单位是kg，温度的单位是 ， 热量的单位是 J。 四、内能的利用、热机 (一 )、内能的获得 燃料的燃烧 燃料燃烧： 能转化为 能 。 (二 )、热值 1、定义： ，叫做这种燃料的热值。 2、单位： 3、关于热值的 理解 ： 对于热值的概念，
6、要注重理解三个关键词“ 1kg”、“某种燃料”、 “完全燃烧”。 1kg 是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是 1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则 1kg 燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说， 它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关 。 4、公式： Q mq（ q 为热值）。 5、酒精的热值是 3.0 107J/kg，它表示： 。 煤气的热值是 3.9 107J
7、/m3，它表示： 。 6、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输 7、炉子的效率：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 (三 )、内能的利用 1、内能的利用方式： 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。 利用内能来做功；从能的角度看，这是 能 转化为 能。 2、热机： 定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。 能的转化： 能转化为 能 3、内燃机：它主要有汽油机和柴油机。 4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲
8、程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。 5、 汽油机和柴油机的比较： 6、 热机的效率： 定义： 热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 汽油机 柴油机 不 同 点 构造： 顶部有一个火花塞。 顶部有一个喷油嘴。 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合 气体 吸入空气 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 低 高 应用 小型汽车、摩托车 载重汽车、大型拖拉机 相同点 冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。 一个工作循环活塞往复运动 2 次，曲轴和飞轮转动 2 周，经历四个冲程，做功 1 次。 提高热机效率的途径：使燃料充
9、分燃烧 ； 尽量减小各种热量损失 ； 机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 例 1（ 2005年重庆市） 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 ( ) A物体的温度越 高，所含热量越多 B温度高的物体，内能一定大 C 0的冰块，内能一定为零 D温度相同的两物体间不会发生热传递 解析 ：物体的温度越高，物体的内能就越大，热量是指热传递过程中 内能改变的多少，所以 A选项是错误的。物体的内能大小除了与温度有关外，还跟物体的质量、材料以及状态有关，所以 B选项是错误的。物体在任何情况下都有内能，所以 C选项是错误的。 热传递发生的条件是两个物体要有温度差。所以 A选项是正确的。 答案 D 例 2 一块
10、 0 的冰变为 0 的水的过程中，它的内能变化情况是（ ） A、变大； B、变小； C、不变； D、不能确定 解析 ： 0 的冰在变为 0 的水的过程中，尽管温度不变，但是吸收 了热量，状态发生了改变，分子间的平均距离改变了，分子势能变大了，所以内能增加了。 答案 A 例 3 根据公式 c=Q/m t，判断下列说法中正确的是（ ） A、 物质的比热容跟它吸收的热量成正比 B、物质的比热容跟它的质量和升高的温度成正比 C、比热容是物质的一种特性，比热容的大小跟它吸收的热量、物体的质量及升高的温度都无关 D、以上说法都不对 解析 ： 公式 c=Q/m t，不能说明比热容与 Q、 m， t有关。对同
11、一种物质来说，比热容只与物质的本身的性质有关，与是否吸热，吸热多少，质量和温度的变化无关。所以 A、 B、 C选项都是错误的。 答案 C 例 4 沿海地区气温的变化为什么比内陆小 ? 解析 ： 这是因为水的比热容比干泥土的大，在同样受热或冷却的情况下，吸收或放出的热量相同，水的温度变化比干泥土小，因此，在受太阳照射的条件相同时，沿海的气温变化比内陆小 。 答案 同上 例 5（ 07 年泰安市中考题） 如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞 子的机械能。图 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 解析 :用酒精灯加热试
12、管中的水，酒精的化学能转化为水的内能，试管内水蒸气将塞子推出，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能。图甲、图乙中两气门都关闭，可能是压缩冲程或做功冲程；由于图乙中活塞由汽缸的顶端向底部运动，所以图乙是做功冲程，与实验中的能量转化一致。 答案 内 图乙 例 6物理实践活动中， 小明探究一个电热杯正常工作时烧水的效事 。 下表是记录的实验数据。 时间 min O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ll 12 水温 8 1l 16 22 30 38 48 58 67 76 86 95 95 请对表中的实验数据作分析论证： (1)在整个加热过程中，每分 钟电热杯
13、内水温升高的 值是否相同 ? (2)0 5 min和 5 10 min内水吸收的热量分别为 Ql 和 Q：，电热杯在这两段时间内产生的热量均为 Q1烧 水的 效率分别为 1和 2。 请比较 Q1、 Q2以及 1、 2的大小 。 (3)要测出某一段 时间内电热杯烧 水的效率值，除表 格内的数据外，还应知道哪些物理量值 ? (4)小明发现这个电热杯烧水的效率总是小于 l，这是 为什么 ? 解析： 在整个加热过程中，前一段时间，每 分钟 温 度升高的值较小，沸腾前几分钟，每分钟水温升高值较 大 。 0 5min， 水温升高了 30 ， 5 10 min。 水温升高了 48 ， 相同质量的水 ， 升高
14、的温度越高 ， 吸收的热量越多 所 以 Q1Q2，电热杯在这两段时间内产生的热量相等。 这个热 量等于消耗的电能 (总能量 )，水吸收的热量是有用的能 量 ，有用的能量占总能量的比例就是电热杯的效率。显然 1。 2。 根据 W=Pt计算电热杯消耗的电能 ， 除了加热时 间，还需要电热杯的功率 P，根据 Q=cm t计算 水吸收的 热量 ， 除了水升高的温度 t， 还需要水的比热客 ， 水的质量。 电热杯对水加热时，电热杯本身要吸收一部分热量， 还 要向周围空气传递一部分热量，水汽化还要吸收一部分 热 量。所以电热杯产生的热量不可能全部被水吸收，所以 电热杯的效率不可能等于 1。 答案 (1)不
15、相同 ； (2)Q1Q2 1 2； (3)电热杯内水的质量 ， 电热杯的功率 ，水的比热容 ； (4)电热杯产生的热量不可能全部被水吸收 ， 所以电热杯的效率不可能等于 l。 一、填空题 1. 在忽略热传递的情况下，对物体做功，物体的内能 。物体对外做功，物体的内能 。 2.很多化学反应需要在加热的条件下进行，除了某些反应本身必须吸收热量外可，加热的作用更多是使反应物的温度升高，反应速度加快。从物理学的角度看，加热是通过 的方式增加物体的内能。反应物的温度越高，反应物分子运动越快 。 3. 太阳能在现代社会中被广泛应用，各种直接利用太阳能的装置也应运而生 .太阳能热水器是通过 的方式把太阳能转
16、化为 能的 装罟；太阳能电池是把太阳能转化为 能的装置 4“钻木取火”是通过 的方式改变木头的内能的；太阳能热水器是通过 的方式改变水的内能的。 5. 若 液 化 气 钢 瓶 放 在 烈 日 下 曝 晒 ， 将 通 过 的方法使它的内能 ( 选填“减少”或“增加” )，具有一定的危险性，因此液化气钢瓶严禁曝晒。 6“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，这是南宋诗人陆游村居书喜中的两句诗。对前一句，从物理学角度可以理解为花分泌的芳香油分子 ，说明当时周围 的气温 。 7用无烟煤来做饭时，热量大部分是通过 方式传递给锅；若无烟煤的热值是 73.4 10 /J kg ,完全燃烧 0.5kg 无烟煤能放
17、出 J 热量；饭菜做好时，厨房弥漫着饭菜的香味，说明 。 8如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞子的机械能。图 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 9夏天，有人用和室温相同的湿毛巾包在同温度的牛奶瓶外，希望牛奶不致很快变质，这是利用水 时从牛奶 热的道理 10 (6 分 )两玻璃杯甲和乙，甲中是空的，乙中装有水，如图所示把两个杯子都放进冰箱中冷冻 18 分钟，取出后用两手掌分别握住玻璃杯，比较它们的冷热你的结论是 ； 原因是 。 11. 1g水温度升高 1，需要吸收的热量是 J。 6.完全燃烧 2kg 干木柴可
18、以放出 J的热量，这些热量若只有 21%被水吸收，则可以使常温下 100kg 的水温度上升 。 12 在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些，请你用不同的物理知识（概念、原理），写出两种能够使身体暖和的方法并简要说明理由。 方法一： _； 理 由一： _； 方法二： _； 理由二： _； 13 用手掌压着桌面往前推，在手掌沿桌面推移的过程中，压力越大，感觉越费劲，这是因为 随压力增大而增大的缘故；同时感觉到手掌发热，这是通过 方式使手掌的内能增加的。 14、如图所示，是探究实验“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。左右两图中，除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外，其余都相同。完成该实验还需要 _
19、，在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是 _（选填：相同的、不同的）。 15早晨，小华为奶奶整理床铺时，将其装有 1kg 水的热水袋取出，发现水的温度已从昨天晚上的 90 降低到 20 ，则热水放出的热量为 _J C 水 =4 2 103J（ kg） ， 16.我省许多城市都修建了人工湖，这是利用了水的比热容较 _的性质来调节气候。若一人工湖湖水的质量为 1 107kg，水温升高 2，则湖水吸收的热量是 _ _J 。 水的比热容为 4.2 x 103J (kg ) 高 烧 病 人 用 冰 袋 降 温 是 利 用了 。 17如图 8 所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在 起，说明了
20、 。如图 9所示，小明从滑梯上滑下，速度越来越快，臀部有热呼呼的感觉，则他的 机械能 (增大不变减小 )。 18天然气是一种清洁能源。 1m3的天然气完全燃烧能放出 _J 的热量。（天然气的热值取 7 1 107J m3） 19汽车发动机工作过程中由于燃料的燃烧和机械的快速运转，其温度将会升得很高降低发动机温度是由冷却系统完成的，如图9 所示，冷却系统中选择水作为工作物质是因为_ ， 发 动 机 的 内 能 主 要 是 通 过_而减小的燃料燃烧产生的内能是通过_转化为机械能的 20我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有 2000 处以上，温泉水的温度大多在 60以上，个别地方达 100一
21、 140 100kg 的温泉水从60降到 20放出的热量是 J，相当于 kg的煤气完全燃烧所放出的热量 水的比热容为 21 2X103J (kg )，煤气的热值为 4 2X107J kg 22（ 2 分）如图 21 所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，压缩玻璃筒内的空气，对 筒内空气做了 _，空气 _增加，温度升高，棉花燃烧起来。 二、选择题 23关于分子动理论和内能，下列说法正确的是 A物体内能增大，温度一定升高 B物体的温度升高，分子运动一定加剧 C分子之间存在引力时，就没有斥力 D 0的冰没有内能 24家用电器中大功率电子元件在工作时会产生较多热量，为了尽快
22、散热，通常在大功率元件上加装金属散热片。下表是四种材料的比热容，选作散热 片最好的材料是 A铝 B铁 C锌 D铅 25在如图 6所示的四个过程中，食物、温度计、水和圆木的内能都会发生改变，其中利用做功的方式来改变物体内能的是（ ） 物质 比热容 c 103J kg-1 -1 铝 0 88 铁 0 46 锌 0 39 铅 0 13 26完全燃烧 42g 焦炭所放出的热量，若有 50被 2kg、 30的水吸收，则水温可升高 （ ） c 水 =4 2103J/(kg )、 q 焦炭 =3 0107J/kg、此时外界为标准大气压 ( ) A 70 B 75 C 100 D 105 27下列说法中正确的
23、是（ ） A物体内能增加，一定是外界对物体做了功 B液体表面上的气压越小，沸点越高 C冬天在火炉旁烤手是通过热传递改变手的内能的 D物体的温度越高，所含的热量越多 28.在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是（ ） 29 下列属于通过做功途径改变物体内能的是 A 冬天对手“哈气”，手感到暖和 B冬天两手相互摩擦，手感到暖和 C围着火炉烤火，身体感到暖和 D金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手 30、下列现象中，利用做功改受内能的是（ ） A、晒太阳感到暖和 B、用蒸笼熘冷馒头 C、感冒发烧，用冷毛巾敷额头 D、插上电的电炉，炉丝烫了 31、初温相同的铁块，甲的质量是
24、乙的 2倍，使它们分别放出相同的热量后，立即接触，则（ ） A、热从甲传到乙 B、热从乙传到甲 C、甲、乙间无效传递发生 D、温度由甲传到乙 32下面是汽油机工作的四个冲程，其中将内能转化为机械能的是 A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程 33 多选 下列说法中正 确的是 A一桶水的比热容比一杯水的比热容大 B水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，机械能转化为内能 C用锯条锯木板时，锯条发热，锯条的内能增加 D糖放入水中，过一段时间后整杯水都变甜了，表明分子在不停地做无规则运动 34汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图 4中表示做功冲程的是 A B C D 第 9 题图 (电暖炉
25、 ) 35.下列与内能有关的说法，正确的是 A.内能的改变必须通过做功才能实现 B.同一物体的机械能增加，其内能也增加 C.内能可以通过做功转变为机械能 D.热传递一定是从内能多的物体传到内能少的物体 36、 关于物态变化、热和能的下列说法正确的是 A、 海波和石蜡都有一定的熔点 B、 冰块熔化成水的过程中温度不变、内能不变 C、 古时候人类“钻木取火”是利用做功的方式改变内能的 D、 夏天吹电风扇使人感到凉爽，是因为电风扇吹来的风温度比室温低 37下列事例中，属于利用内能来做功的是 ( ) A打气时打气筒壁发热 C炼钢炉里熔化生铁 B暖气片散热 D运载火箭点火升空 38由于国际原煤价格上涨，
26、少数不法商人把 种黑色石头掺在优质煤中高价出售客户为了不上当受骗，辨别煤中是否 掺杂的最恰当方法是检测下面哪一个物理量 ? A. 质量 B温度 C. 热值 D. 比热容 39在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为 A机械能增加，内能减小 B机械能减小，内能增加 C机械能减小，内能不变 D机械能不变，内能增加 40、下列过程中，属于通过热传递改变物体内能的是 A. 钻木取火 B锯木头时，锯片发热 C卫星进人大气层时外壳发热 D热水中放 人冰块，水温下降 41在寒冬，用手摸室外的铁块和木块时感觉不同，摸铁块有明显冷的感觉，这主要是因为 A铁是热的良导体，木
27、块是热的不良导体 B铁是热的不良导体，木块是热的良导体 C铁的比热较木块的比热大得多 D铁的比热较木块的比热小得多 42 下列说法中正确的是 A物体在发生物态变化时都要吸热 B热量总是自发地从高温物体传给低温物体 C物质的比热容与物体的质量有关 D 0的水结成 0的冰时，其内能将要增加 43、小慧同学对下列知识进行了归纳总结，其中存在 错误 的是 （ ） A.汽油机 和柴油机 共同点 区 别 1.一个工作循环都由四个冲程组成 2.都属于内燃机 在吸气冲程中 ,汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 B.蒸发和沸腾 C.电流表和电压表 D.电动机和发电机 三 实验探
28、究题 26.下表列出了几种燃料的热值，单位是 J/kg。 图7 燃料种类 无烟煤 酒精 煤油 干木柴 氢气 热 值 3.4107 3.0107 4.6107 1.2 107 1.4108 （ 1）那么 完全燃烧 1g 的酒精，可放出热量 J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量比是 。 （ 2）为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，某同学设计了一个探究方案如下： 你为小名同学在实验时所选用燃料种类应 ，质量应 （选填“相同”或“不同”） 若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同，水的质量要相等外，你认为还应注意什么？ 通过比较 ，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃
29、料的种类有关。 44按照图 20 所示的方法，假如你将铁丝快速地弯折十余次，然后用手指触摸一下弯折处，你会有何感觉 ?请用物理知识解释产生此现象的原因 共同点 区 别 1.蒸发和沸腾都属于汽化现象 2.蒸发和沸腾都要吸热 1.蒸发可以在任何温度下发生 ,而沸腾只在一定温度下发生 2.蒸发只在液体表面进行 ,而沸腾在液体的表面和内部同时进行 共同点 区 别 1.使用电流表和电压表测量时，都应让电流从正接线柱流入，从负接线柱流出 2.使用电流表和电 压表测量时，都应选择合适的量程 1.电流表应与被测电路串联，而电压表应并联 2.电流表不能直接连接在电源两极，而电压表在量程范围内可以 共同点 区 别 电动机和发电机都由定子和转子组成 电动机是根据“磁生电”的原理制成，而发电机是根据“电生磁”的原理制成
