第三讲 内能.docx

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第三讲内能

第一讲内能

中考要求

内容

基本要求

略高要求

较高要求

分子动理论

分子动理论内容

扩散现象

内能

内能的概念

改变内能方式

内能热量温度三者之间的关系

比热容

比热容的概念

比热容的计算

热值和效率

热值定义及相关计算

知识点睛

知识点一：

分子动理论

分子动理论内容：

1.物质都由大量分子组成，分子间存在间隙；

2.所有分子做永不停息的无规则运动；

3.分子之间有相互作用的引力和斥力。

扩散现象：

不同的物质在互相接触时，自发的彼此进入对方的现象，叫做扩散。

固、液、气体以及他们之间都可以发生扩散现象。

扩散现象说明了分子做永不停息的无规则运动,并且证明了分子之间有间隙。

温度越高，分子运动越剧烈。

【扩散现象视频】【分子间引力斥力视频】

【例1】如图所示，小明同学嗅到瓶中醋的气味．这是因为（）

A．分子在永不停息地运动B．分子间有间隙

C．分子间存在斥力D．分子间存在引力

【答案】A

【例2】盛油的厚壁钢瓶内压强很大，相当于大气压的1万到2万倍时，虽然瓶壁无裂痕，瓶内的油依然能从里面渗出．这是因为（　　）

A．金属原子间有空隙B．油分子被压小了

C．油分子不停地做无规则运动D．金属原子不停地做无规则运动

【答案】A

【例3】下列各种现象中，属于扩散现象的是（　　）

A．空气流动形成风

B．打扫卫生时，可以看到灰尘在空中飞舞

C．将墨水滴入水中，可以看到沿途拉成一长串墨迹

D．将几粒盐放入盛有水的杯子中，过一段时间整杯水都变咸了

【答案】D

【例4】有关扩散现象，下列说法中正确的是（　　）

A．扩散现象使我们直接观察到物体里分子的运动

B．扩散现象只能间接反映物体里分子的运动

C．只有液体和气体才有扩散现象

D．扩散时一定是密度大的物质下沉，密度小的物质上升

【答案】B

【例5】

用下图的装置演示气体扩散现象，其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一瓶装有空气．为了有力地证明气体发生扩散，装二氧化氮气体的应是（选填“A”或“B”）瓶．根据现象可知气体发生了扩散．扩散现象说明气体分子。

若实验温度分别为①0℃，②4℃，③20℃，④30℃．则在温度下（填序号）气体扩散最快．

【答案】B,A瓶中有红棕色气体,永不停息无规则运动,④;

【例6】固体、液体很难被压缩，是因为物体内（　　）

A．大量分子做无规则运动　B．分子间有相互的引力

C．分子间有相互的斥力　D．分子间没有间隙

【答案】C

【例7】如图所示的各种实验现象中，能够说明分子间存在引力的是．（只填字母）

【答案】C

知识点二：

内能

1.内能：

物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫物体的内能。

分子由于运动而具有的能量叫做分子动能；分子由于他们之间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能。

2.改变内能的两种方式：

热传递和做功。

（1）热传递：

热量从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。

发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。

热传递的方式：

传导；对流；辐射。

在热传递过程中，物体的内能会发生变化，物体的内能改变了多少，可用热量来量度。

物体吸收了多少热量，物体的内能就增加了多少；物体放出了多少热量，物体的内能就减少了多少。

热量的单位是焦耳（J）。

（2）做功：

对物体做功物体的内能增加，物体对外做功物体的内能减小；物体吸收热量，物体的内能增加，物体对外放热，物体的内能减小。

在改变物体内能上两者是等效的。

3.内能相关概念辨析

内能、热量和温度是热学中三个重要的物理量。

学习内能的知识后，大多数学生对这三个物理量的概念及相互关系不能正确理解，为帮助学生理解和应用把三者的区别和联系总结如下。

（1）三者之间的区别

①内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。

内能只能说“有”，不能说“无”。

只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。

②温度表示物体的冷热程度，从分子动理论的观点来看，温度是分子热运动激烈程度的标志。

对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“有”“没有”或“含有”等。

③热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。

热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。

对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”。

（2）三者之间的关系

①内能和温度的关系

物体内能的变化，不一定引起温度的变化。

这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。

物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。

如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。

温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。

因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小。

因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。

②内能与热量的关系

物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：

做功和热传递。

即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。

而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。

物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。

因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。

③热量与温度的关系

物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固）。

这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变。

物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。

【例8】说明下列各题中内能改变的方法：

（1）一盆热水放在室内，一会就凉了，______；

（2）高温高压的气体，迅速膨胀，对外做功，温度降低，______。

（3）铁块在火炉上加热，一会儿热得发红，______；

（4）打气筒给车胎打气，过一会筒壁发热，______；

（5）冬天人们往手上呵气取暖，______；

（6）两手互相摩擦取暖，______。

【答案】

（1）热传递；

（2）做功；（3）热传递；（4）做功；（5）热传递；（6）做功

【例9】

如图所示实验，试管口木塞冲出过程（）

A．试管口出现的白雾是水蒸气

B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加

C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同

D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少

【答案】D

【例10】关于热量，下列说法正确的是（）

　　A.热水比冷水含的热量多

　　B.一大桶水比一小桶水含的热量多

　　C.一个物体内能越多，它具有的热量越多

　　D.热量是在热传递过程中内能的改变量

【答案】D

【例11】关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A、运动的物体具有内能，静止的物体不具有内能

B、温度高的物体有内能，温度低的物体没有内能

C、机械能大的物体，它的内能也大

D、物体的温度降低时，它的内能减小

【答案】D

【例12】关于温度、热量和内能的说法中不正确的是（）

A.0的冰块也有内能

B.温度高的物体，内能一定大

C.物体吸收热量，温度不一定升高

D.物体吸收热量，内能一定增大

【答案】B

知识点三：

比热容

1.比热容定义：

单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃（k）所吸收或放出的热量叫做这种物质的比热容。

2.比热容的定义式：

c＝Q/（m·△t）

比热容的单位写作J/（㎏·℃），读做焦每千克摄氏度。

水的比热容比较大，吸收（或放出）相同的热量，水升高（或下降）的温度比较低，因而沿海地区昼夜温差比内陆地区小。

常见物质比热表

水

4.2×103J/（㎏·℃）

冰

2.1×103J/（㎏·℃）

酒精

2.4×103J/（㎏·℃）

蓖麻油

1.8×103J/（㎏·℃）

煤油

4.2×103J/（㎏·℃）

砂石

0.92×103J/（㎏·℃）

铝

0.88×103J/（㎏·℃）

铜

0.39×103J/（㎏·℃）

干泥土

0.84×103J/（㎏·℃）

水银

0.14×103J/（㎏·℃）

铁/钢

0.46×103J/（㎏·℃）

铅

0.13×103J/（㎏·℃）

3.热量计算公式：

吸热：

Q吸＝cm（t末-t初）

放热：

Q放＝cm（t初-t末）

【例13】（多选）下列说法中正确的是（）

A．温度越高的物体，放出的热量越多

B．在“摩擦生热”的过程中，内能转化为机械能

C．铁块很难被压缩，是因为分子间存在着斥力

D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，原因是砂石的比热比水的比热容小

【答案】CD

【例14】

两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体．用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。

（）

A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容

B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同

C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量

D．加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高的多

【答案】D

【例15】

为研究不同物质的吸热能力，某同学用两个完全相同的酒精灯，分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，分别记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示。

如果已知甲的比热容是1.8×103J/（kg·℃），则乙的比热容是_________J/（kg·℃）。

【答案】2.4×103

【例16】太阳能是一种廉价的无污染能源，开发和利用前景广阔，从有关资料获悉，在地球表面，晴天时垂直于阳光的表面接收到的热辐射为1.2×103J/（m2·s）。

有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射的40％用来升高水温，如果该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1m2，晴天晒了1h，其水箱中50kg水的温度能升高多少℃。

（水的比热为4.2×103J/（kg·℃））

【答案】Q吸=1.2×103J/（m2·s）×2.1m2×3600s=9.072×106J

Δt=Q吸/cm=9.072×106J/4.2×103J/（kg·℃）×50kg=43.2℃

【例17】木炭的热值为3.4×107J/Kg，完全燃烧多少千克木炭能放出1.7×107J的热量？

如果这些热量全部被质量为50Kg、温度为10℃的某种液体吸收，温度升高到90℃。

那么，这种液体的比热容是多少？

【答案】m=Q放/q=1.7×107J/3.4×107J/Kg=0.5Kg

C=Q吸/m（t－t0）=1.7×107J/50Kg×（90℃–10℃）=4.25×103J/（kg·oC）

知识点四：

热机

1.热机：

将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器，统称为热机。

汽油机和柴油机都是热机中的内燃机。

2.汽油机的工作原理

汽油机工作时活塞在汽缸内做往复运动，活塞从一端运动到另一端叫做一个冲程。

四冲程汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。

做功冲程带动其它三个冲程；吸气冲程,压缩冲程,排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的；压缩冲程使飞轮的机械能转化为燃气的内能；做功冲程使燃气的化学能转化为活塞的机械能；吸气冲程,排气冲程中能量没有转化。

【例18】下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充正确的是（）

A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转

化为内能

B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能

C．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能

D．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能

【答案】D

【例19】下图表示四冲程内燃机工作时各冲程示意图，它们正确的排列顺序为

A．甲、乙、丙、丁

B．丁、丙、乙、甲

C．甲、丙、乙、丁D．甲、丁、乙、丙

【答案】D

【例20】摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程

【答案】C

知识点五：

热值与效率

1.热值：

1㎏某种物质完全燃烧化学能转化为内能的量叫做这种燃料的热值。

每种燃料都有自己的热值。

2.热值的定义式：

q＝Q/m

3.热值单位：

J/㎏

4.炉子的效率：

炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧所放出的热量之比。

【例21】用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气．已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为J，煤气完全燃烧放出的热量为J，煤气灶烧水的效率为%。

【答案】2.1×105　　4.2×105　　50

【例22】如图是太阳能热水器的装置图。

它主要由太阳能吸热板和补水箱等组成，它利用水的对流与循环把水加热。

补水箱内装40kg水，如果每分钟吸收太阳辐射的能量为8.4

104J，其中60%被水吸收。

求：

（1）请说出太阳能热水器的工作原理。

（2）将补水箱里20℃的水经吸热板加热1小时水温为多少度？

【答案】

（1）利用太阳辐射的能量和水的对流与循环把水加热…（2分）

（2）

………………（1分）

………（1分）

由

得…………………………………

…（2分）

课堂随练

【练1】不能用分子热运动观点解释的是（）

A．酒香不怕巷子深B.把青菜用盐腊成咸菜

C．沙尘暴起，尘土满天　　　　　D．衣橱里的樟脑球逐渐变小

【答案】C

【练2】下列现象中，能说明分子做无规则运动的是（）

A扫地时尘土飞扬B气体容易被压缩

C蜡烛“流泪”D美酒飘香

【答案】D

【练3】下列所描述的场景中，属于利用热传递改变物体内能的是（）

A．冬天人们搓手取暖

B．小孩从滑梯上滑下时臀部感觉到热

C．加剧的温室效应使得多年的积雪融化了

D．古代的人钻木取火

【答案】C

【练4】改变内能有不同的方式，图（甲）是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，当迅速压下活塞时，可看见筒内棉花燃烧起来。

这是通过＿＿＿＿＿＿方式使玻璃筒内的空气＿＿＿＿＿＿增加，温度升高，达到棉花的燃点，使棉花燃烧。

图7（乙）是通过＿＿＿＿＿＿方式把试管里的水加热至沸腾。

【答案】做功内能热传递

【练5】下列说法正确的是（）

A．一桶水的比热容比一杯水的比热容大

B．太阳能热水器吸收太阳能使水的温度升高是利用做功改变了水的内能

C．物体的内能与物体的速度有关，物体的速度越大，物体的内能越大

D．扩散现象不仅说明了分子在不停的运动，还说明了分子间是有间隙的

【答案】D

【练6】下列事例中不是利用水的比热容大这一特性的是（）

A．在河流上建水电站，用水发电B．汽车发动机用循环水冷却

C．让流动的热水流过散热器取暖D．晚上向秧苗田里放水，以防冻坏秧苗

【答案】A

【练7】在内燃机的四个冲程中，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

【答案】C

【练8】水的比热容是煤油比热容的2倍，若水和煤油的质量之比为1∶2，吸收的热量之比为2∶3，则水和煤油升高的温度之比为（）

A．3∶2B．2∶3C．4∶3D．3∶4

【答案】B

【练9】若以太阳能热水器内装100kg、温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则热水器内的水吸收了J的太阳能；这是通过的方式改变了水的内能。

【答案】2.1×107热传递

【练10】质量为500g的铁锅内放有3kg的水，把它们从15℃加热到85℃，吸收了多少热量？

（

【答案】