资源简介

一、温度、热量、内能
温度 热量 内能
定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
二、比热容和热量的计算
（一）比热容
(1)定义及单位：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。
(2)水的比热容表示的物理意义意义：水的比热容为4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2x103焦。
（二）热量的计算公式
(1)吸热公式： Q吸=cm( t-to)。
式中C表示物质的比热容，m表示物体的质量，to表示物体加热前的温度,t表示物体加热后的温度,“t-to”表示升高的温度，有时可用△to表示，此时吸热公式可写成Q吸=cm△to
(2)放热公式：Q放=cm (to-t)。
式中c、m的含义不变，to表示物体放热前的温度，t表示物体放热后的温度，“to-t”表示降低的温度，有时可用△to表示，此时放热公式可写成Q放=cm△to
(3) 热量计算的一般式： Q=cm△t △t表示温度的变化量。
三、汽油机
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
工作示意图
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩汽油和空气的混合物，使其压强增大、温度升高。在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃燃料混合物 燃料混合物燃烧产生高温高压燃气，高温高压燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气
能的转化 无能量转化 机械能转化成内能 汽油燃烧：化学能转化成内能；燃气推动活塞做功：内能转化成机械能 无能量转化
四、燃料的热值
（一）定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（二）单位：焦/千克，如木炭的热值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4x107焦。
（三）燃料完全燃烧放出热量的计算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的质量,其单位为千克,q代表燃料的热值，其单位为焦/千克，Q代表热量，其单位为焦。
例1、关于温度、比热容、热量、内能，以下说法正确的是（　　）
A．温度高的物体一定比温度低的物体具有内能多
B．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变
C．热量也有可能从内能小的物体向内能大的物体转移
D．升高相同温度时，吸收热量越多的物体比热容越大
例2、汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中，正确的是(　　)
A．甲冲程是把机械能转化为内能 B．乙冲程是把内能转化为机械能
C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是把内能转化为机械能
例3、用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，能使50千克的水从20℃升高到70℃(不计热散失)。已知水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃) ，煤气的热值为4.2×107焦/千克。求：
（1）0.5千克煤气完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）燃气灶烧水的效率。
1．关于温度、热量、内能，以下说法中正确的是（　　）
A．物体的温度越低，所含的热量越多
B．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能一定不变
C．一个物体温度升高，内能一定增加
D．一个物体吸收热量，温度一定升高
2.光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4光照O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（ ）
A. B. C. D.
3．老师用图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管斜上方的小风车开始不停地转动。由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？　 　，
（2）图2汽油机的工作冲程顺序是丁→　 　→乙
4．城市中到处可见的违章“小广告”，严重影响着城市市容市貌，被称为“城市牛皮癣”，已成为城市管理中的一大“顽症”，在创建“美丽商城”活动中，我校学生到街头巷尾用粗糙的砂纸清除那些违章“小广告”。过了一会儿小敏感觉砂纸发热，是因为机械能转化为　 　能，这是通过　 　方式改变的。
5.如图所示为某市某风景区山中的一段盘山公路照片。以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以36千米/时的速度匀速行驶，经过15分钟从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103牛。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q＝4.6×107焦/千克，求：
（1）汽车上山时牵引力发挥的功率为多大。
（2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油。
6．一辆质量为1.8吨的家用轿车以50km/h的速度匀速行驶100千米，其油耗为10L，所受阻力为车重的0.04倍，求：
（1）牵引力做的功是多少？
（2）热机用来做功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热机的效率，则该汽车发动机的效率？（汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72g/cm3）（结果小数点后保留一位）
1．下列说法不正确的是（　　）
A．物体内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关
B．热传递中物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高
C．热传递中热量总是从内能大的物体传给内能小的物体
D．若外界没有对物体做功时，同一物体，温度降低得越多，放出的热量越多
2.如图所示,在试管内装适量的水,用橡皮塞塞紧管口,加热一段时间后橡皮塞冲出,同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是（ ）
A.水温上升时,水的内能增加 B.加热时管内的水不断汽化
C.管内气体对橡皮塞做功,其内能减少 D.试管口的“白气”是水蒸气
3．如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。如图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（　　）
A．B．C． D．
4.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图，汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，有关气缸内气体的说法正确的是（ ）
A.气体的温度升高 B.气体的内能减少 C.气体的密度增大 D.气体的压强增大
5.有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如表所示。将它安装在阳光充足的水平台面上，并装满水。
型号 JL8801A
水容量/L 80
自身质量/kg 50
（1）某地区（晴天）一天中接收的太阳能3.36×107J，接收的太阳能，如果由燃烧煤气（热值q=4.2×107J/kg）来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？
（2）装满的水质量是多少千克？
（3）若这一天中接收的太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使初温为20℃的水温度升高到多少度 [c=4.2×103J/（kg·℃)]
参考答案
例1、C
【解答】解：A、内能的大小与物体的温度、质量、状态等有关系，所以温度高的物体内能不一定多，故A错误；
B、0℃的冰变成0℃的水，吸收热量，温度不变，内能增加，故B错误；
C、在热传递过程中，热量从温度高的物体传递给温度低的物体，内能小的物体可能温度高，内能大的物体可能温度低，故C正确；
D、根据Q＝cmΔt可知，在Δt相同时，物体吸收热量的多少与物体质量和比热容的大小有关，不知道质量大小关系就无法根据吸收热量的多少来判断比热容的大小，故D错误。
故选：C。
例2、A
【解析】A、甲图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，活塞压缩气缸内物质做功，机械能转化为内能，故A正确；B、乙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量的转化，故B错误；C、丙图中两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，气缸内高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C错误；D、丁图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量的转化，故D错误。
例3、（1）煤气燃烧放出的热量Q=qm=4.2×107焦/千克×0.5千克=2.1×107焦；
（2）水吸收的热量Q吸=c水m水△t水=4.2×103焦/(千克·℃)×50千克×（70℃-20℃）=1.05×107J；
（3）燃气灶的效率。
【解析】（1）根据Q=qm计算煤气放出的热量；
（2）根据Q吸=c水m水△t水计算水吸收的热量；
（3）根据计算燃气灶的效率。
1．C
【解答】解：A、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故A错误；
B、内能的大小与物体的温度、质量、状态等因素有关，温度不变，内能不一定不变，故B错误；
C、同一物体，它的温度升高，内能一定增大，故C正确；
D、物体吸收热量，它的温度不一定会升高，如晶体熔化过程中，吸热但温度变，故D错误。
故选：C。
2.A
【解析】当窗口有光射入时，化学反应室内气压增大，推动活塞做功向外移动，将内能转化为机械能，据此分析判断。
【解答】A.火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意；
B.进气门打开，为吸气冲程，没有能量转化，故B不合题意；
C.排气门打开，为排气冲程，没有能量转化，故C不合题意；
D.两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不合题意。
故选A。
3．（1）做功或丙（2）甲→丙
【解答】（1）在图1中，蒸汽将瓶塞顶出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，这和图2中的做功冲程的能量转化相同。
（2）根据图2可知：甲：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；
乙：排气门打开，为排气冲程；
丙：两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程；
丁：进气门打开，为吸气冲程。
汽油机的工作冲程顺序为吸气、压缩、做功和排气，即丁→甲→丙→乙。
4．解：用粗糙的砂纸清除那些违章“小广告”时，砂纸在摩擦的过程中发热，这是一个摩擦生热的现象，此过程是将机械能转化为内能，是通过做功的方式使物体内能增加的。
故答案为：内；做功。
5.（1）已知v＝36千米/小时＝10米/秒
P＝W/t＝Fs/t＝Fv＝9.2×103牛×10米/秒＝9.2×104瓦
（2）t＝15分钟＝900秒
因为P＝W/t所以牵引力所做的功：W＝Pt＝9.2×104瓦×900秒＝8.28×107焦
因为η＝W/Q，所以W＝ηQ＝ηqm
则m＝W/(qη)＝8.28×107焦/(4.6×107焦/千克×30%)＝6千克
【解析】（1）已知观光汽车受到的牵引力和速度根据公式计算汽车上山的功率；
（2）首先根据公式计算出牵引力做的功，然后再根据计算出汽油燃烧放出的热量，最后根据计算汽车从山脚到山顶消耗汽油的质量
6．解：（1）汽车所受阻力为：f＝0.04G＝0.04mg＝0.04×1.8×103kg×10N/kg＝720N，
由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为：F＝f＝720N，
则牵引力做的功为：W＝Fs＝720N×100×103m＝7.2×107J；
（2）汽油的密度为ρ＝0.72g/cm3＝0.72×103kg/m3，
消耗燃油的质量为：m＝ρV＝0.72×103kg/m3×10×10﹣3m3＝7.2kg，
汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×7.2kg＝3.312×108J，
则该汽车发动机的效率为：η21.7%。
答：（1）牵引力做的功是7.2×107J；
（2）该汽车发动机的效率为21.7%。
1．C
解：A、由内能的定义可知，构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能，所以内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关，故A正确；
B、物体吸收热量，内能一定会增大，可能是物体温度升高，也可能是物体的状态发生改变，故B正确；
C、发生热传递的条件是存在温度差，热量从高温物体传向低温物体，而不一定从内能大的物体传给内能小的物体，故C错误。
D、由Q＝cmΔt可知，同一物体，比热容和质量是一定的，因此温度下降的越多，放出的热量就越多，故D正确；
故选：C。
2.D
【解析】（1）温度升高，物体的内能增大；温度降低，物体的内能减小；
（2）物质由液态变成气态叫汽化；
（3）物体对外界做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大；
（4）水蒸气是无色、无味和透明的气体。
【解答】A.水温上升时，水的内能增加，故A正确不合题意；
B.加热时管内的水吸热，从液体变成气体不断汽化，故B正确不合题意；
C.管内气体对橡皮塞做功，将内能转化为橡皮塞的机械能，则其内能减少，故C正确不合题意；
D.试管口的“白气”不是水蒸气，是水蒸气液化而成的小水珠，故D错误符合题意。
3．C
【解答】解：A图两气阀关闭，活塞向上运动为压缩冲程，该冲程机械能转化为内能；B排气阀打开为排气冲程；C图两气阀关闭，活塞向下移动为做功冲程，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；D图进气阀打开为吸气冲程；
吹足气的气球放手后，气球内的气体对外做功，把内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故ABD错误，C正确。
故选：C。
4.B
【解析】在活塞向下运动的过程中，燃气的推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此气体的内能减少，温度降低，故A错误，B正确；
活塞向下运动时，气缸的容积增大，那么气体的密度减小，压强也减小，故C、D错误。
5.（1）需要完全燃烧煤气的煤气质量： ;
（2）装满的水的质量：;
（3）水一天中吸收的热量Q'＝ηQ＝60%×3.36×107J＝ 2.016×107J，
由公式Q＝cmΔt＝cm（t-t0）得：
水升高到的温度：。
【解析】（1）根据公式Q＝qm进行计算；
（2）根据密度公式计算水的质量；
（3）根据热水器的效率，利用公式Q＝cmΔt完成计算。
2022-2023学年上学期浙教版科学九年级“精讲精练”讲义（十六）
内能与热机
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