内能与热机复习学案

《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：①温度：在物体的质量，材料、状态相同时，温

度越高物体内能越大。②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。③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。④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、做功改变物体的内能：

①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。

②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。

①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。

②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。

③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。

④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

⑴定义：。

⑵物理意义：的物理量。

⑶比热容是物质的一种特性，大小只与物体的、有关，

⑷水的比热容为4.2×103J(kg〃℃) 表示：

。

⑸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：

①对于热值的概念，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。

②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/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：

⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵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

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。

提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧；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。

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η1和η2。请比较Q1、Q2以及η1、η2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，升高的温度越高，吸收的热量越多．所以Q1

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)不相同；(2)Q1

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Array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7

,完全燃烧0.5kg无烟煤能放出J热量；饭菜

3.410/J kg

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_______，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

=4．2

水

×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 。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。1m 3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 ／m 3）

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（ ）

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=4．2?103J/(kg 〃℃)、q 焦炭=3．0?107J/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)

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，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（）

B.蒸发和沸腾

26.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。图7

（1的酒精，可放出热量J

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：

①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”）

②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？

③通过比较，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。

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．

45．为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了图2l所示的实验：在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：

（１）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质。

（２）分析下表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高

相同的温度时，水吸收的热量(大于／小于)沙子吸收

的热量。

（３）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子， (沙子／水)升高的温度更高．

（４）实验中有些同学发现：刚开始加热时，情况与(3)结论不符，你认为可能的原因是：。

46．(6分)阅读下面短文

内能

内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等．在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项．由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系．

请回答下列问题：

(1)慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答：______________________________．

(2)加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答：__________________________________．

(3)金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化?答：____________________________．

四、综合题

47．一只保温瓶内装有2kg的水，温度从95℃降低到45℃，问保温瓶内的水放出了多少热量？【水的比热容为4．2×103J／（kg〃℃）】

48. （7分）把质量为2kg，温度为30℃的铝块加热到100℃，铝块吸收的热量是多少焦耳？[铝的比热容为?

.03℃)]

88

?kg

J/(

10

49、质量相同的0℃的水和0℃的冰比较，它们的内能哪个大？内能大的原因是什么？多出的这部分能量是以什么形式存在的？

15. 质量为4千克的水，温度升高了500C。求：水吸收的热量 Q

吸。[c

水

=4.2×

103焦/(千克〃0C )]

50、小明家楼顶上安装了一台太阳能热水器，水箱中水的质量是120kg，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），求：

（1）水箱中的水从10℃上升到80℃，需要吸收多少热量？

（2）水箱中升温后的水与原来在地面上相比较，哪些形式的能发生了变化？

51、实验室某玻璃瓶中盛有质量为140g、体积为l.72×10-4m3的酒精。已知酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg〃℃)。试求：

（1）瓶中酒精的密度。

（2）将这些酒精完全燃烧，可放出多少热量？

（3）这些热量能使20kg的水温度升高多少度？

52、（6分）小宜学习了热学的知识后，知道水的比热为4.2×103J/(kg〃℃)，他想估算一下自己家中每天烧水、做饭需要的热量，于是他仔细记录了家中每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间”，并把它折算成烧水时间，相当于每天将40kg 的20℃水烧开（加热到100℃）。请计算：（l）小宜家每天烧水做饭需要多少热量？（2）如果木柴的热值 q为1.2× 107J／kg，从理论上讲小宜家中每天烧水做饭需要多少千克的木柴？

53.有一种电能辅助式太阳能热水器，晴天时它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.2m2，能将接收的太阳能的40％转化为水的内能；阴雨天时用电加热，电热管上标有“220V 1500W”。

⑴晴天时，用太阳能加热，每年6、7月份某地区向着阳光的地方平均1m2的面积在1h内得到4.2×106J的太阳能，如果每天接收太阳能的时间以10h计算，可以将100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度?[水的比热容c=4.2×103J ／(kg〃℃)]

⑵阴雨天时需用电加热，如果所消耗的电能全部转化为水的内能，热水器在额定电压下工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间?

54.（8分）燃气灶是目前许多家庭普遍使用的炉具，而电磁炉则是新一代的智能炉具。为了比较它们的优劣，小明同学进行了相关调查，得到的有关数据见下表。

⑴若这些热量靠燃气灶提供，需要燃烧多少燃气?

⑵若这些热量靠电磁炉提供，需要消耗多少电能?

⑶你认为这两种炉具各有什么优缺点?