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第一部分　考点过关
第十二讲　内能　内能的利用
分子热运动
1.物质的构成：常见的物质是由极其微小的粒子—— 　分子　 、 　原子　 构成的.分子很小，人们通常以10－10m为单位来量度分子.
2.分子热运动
（1）热运动
①定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.
②影响因素：温度越 　高　 ，分子的无规则运动越剧烈.
分子　
原子　
高　
①定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散.
②扩散现象说明：a.一切物质的分子都在 　不停地做无规则的运动　　 ；b.分子间有 　间隙　 .
③影响因素：扩散现象与温度有关， 　温度　 越高，扩散越快.
④举例：“酒香不怕巷子深”“槐花飘香”等.
不停地做无规则的运动　　
间隙　
温度　
（2）扩散
如图所示，在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开.
现象：抽去玻璃板后，两个瓶子内的气体混合在一起.
分析结论：这是扩散现象，说明 　分子在不停地做无规则运动　 .
拓展：二氧化氮密度大，应放在 　下面　 .
分子在不停地做无规则运动　
下面　
（2022宜昌）如图所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出弹簧测力计的示数.使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，弹簧测力计的示数 　变大　 （选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 　分子间存在引力　 .
拓展：分子间有斥力，且引力和斥力 　同时　 存在.
变大　
分子间存在引力　
同时　
练1　（2022菏泽）下列现象用分子动理论的观点解释，其中正确的是（　C　）
A.落叶在风中飞舞表明空气分子在不停地做无规则运动
B.铁块很难被压缩表明分子间没有间隙
C.鲜花香气四溢是一种扩散现象
D.水和酒精混合后总体积减小表明分子间有引力
C
练2　（2022烟台）装修房屋时，如果选用不环保的材料会闻到对人体有害的刺激性气味.材料散发出刺激性气味是 　扩散 　 　现象，说明了 　分子在不停地做无规则运动　 .这种现象在夏天特别明显，原因是 　温度越高，分子的无规则运动越快　 ，所以我们要选用优质环保的材料进行装修.

扩散 　 　
分
温度越
子在不停地做无规则运动　
高，分子的无规则运动越快　
内能
1.内能
（1）定义：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能.
（2）影响因素
①温度：同一物体，温度升高，内能 　增加　 ；温度降低，内能 　减少　 .
②质量：在温度、状态相同的情况下，质量大的物体，内能 　大　 .
增加　
减
少　
大　
③物体的内能与其材料和状态也有关.
（3）特点：一切物体在任何时候都有内能，如0℃的冰具有内能.
（4）物体内能的改变方式：做功和热传递.
2.热量
（1）定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量.用符号Q表示.
（2）单位：焦耳，符号： 　J　 .
J　
（2022长沙）如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是 　硝化棉燃烧起来　　 .这是因为活塞压缩空气，使空气的内能 　增大　 ，温度升高，这一过程与内燃机工作的 　压缩　 冲程原理相同.
硝化棉燃烧起来　　
增大　
压
缩　
（2022无锡）如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞 　做功　 ，水蒸气的一部分 　内能　 转化为软木塞的 　机械　 能，利用这一原理，可以制成热机.
做功　
内能　
机械　
练3　（2022黑龙江）下列关于内能知识的描述正确的是（　C　）
A.物体温度越高内能越大，所以0℃的冰没有内能
B.温度越高的物体含有的热量越多，所以0℃的冰没有热量
C.摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D.物体吸收热量，内能增加，温度一定升高
C
练4　（2022牡丹江）用打气筒给自行车轮胎打气，活塞压缩筒内空气，空气温度升高，这是通过 　做功　 方法改变内能.打气筒外壁的下部也会热，这是通过 　热传递　 方法改变内能.
做功　
热传递　
比热容
1.比热容
（1）定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的 　热量　 与它的 　质量　 和升高的 　温度　 乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示.
（2）单位：焦每千克摄氏度，符号：J/（kg·℃）.
2.水的比热容较 　大　 ，c水＝ 　　4.2×103J/（kg·℃）　 .在同样吸放热条件下，水的温度变化较小.
热量　
质量　
温度　
大　
4.2×103J/（kg·℃）　
3.物质吸、放热量的计算
（1）吸热公式： 　Q吸＝cm（t－t0）　 .
（2）放热公式： 　Q放＝cm（t0－t）　 .
Q吸＝cm（t－t0）　
Q放＝cm（t0－t）　
练5　（2022邵阳）湿地被称为“地球之肾”，能调节空气的湿度和温度，其中能调节温度主要是因为水的（　A　）
A.比热容大 B.密度大
C.流动性大 D.热值大
A
练6　（2022玉林）把磨得很光滑的铅片和金片紧压在一起，一段时间后，可以看到它们互相渗入对方，这种现象属于 　扩散　 现象；若使质量为5kg的水温度从20℃升高到40℃，则水吸收的热量为 　4.2×105　 J，已知c水＝4.2×103J/（kg·℃）.
扩散　
4.2×105　
热机
1.热机
（1）定义：利用 　内能　 做功的机械叫做热机.
（2）工作原理：化学能 内能 机械能
（3）应用：蒸汽机、内燃机、喷气式发动机等.
2.内燃机
（1）定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机.内燃机分为汽油机和柴油机两大类.
内能　
①汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、 　压缩　 冲程、 　做功　 冲程、排气冲程.
②在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮均转动 　2　 周，对外做功 　1　 次.
③在四个冲程中，只有 　做功　 冲程是燃气对外做功，将 　 内　 能转化为 　机械　 能；其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 　惯性　 来完成.压缩冲程是将 　机械　 能转化为 　 内　 能.
压缩　
做功　
2　
1　
做功　
内　
机械　
惯性　
机械　
内　
（2）汽油机的工作过程
（3）柴油机与汽油机的区别
　　机种 区别　　 柴油机 汽油机
构造 喷油嘴 火花塞
吸入气体 空气 汽油和空气的混合物
点火方式 从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的热空气而燃烧 火花塞点火
使用范围 载重汽车、火车等 小汽车等
练7　（2022牡丹江）四冲程内燃机在一个循环中，内能转化为机械能的冲程是（　C　）
　　　 　　　 　　　
A.吸气 B.压缩 C.做功 D.排气
C
练8　生活处处皆物理，如春天坐在房间里就可以闻到窗外的花香这是 　扩散　 现象；家里用水壶烧开水，水沸腾后能把壶盖顶起，这与内燃机的 　做功　 冲程的能量转化相同.
练9　某汽油机飞轮的转速为3 000r/min，则这台汽油机在1min内对外做功 　1 500　 次，共完成了 　6 000　 个冲程.
扩散　
做功　
1 500　
6 000　
热机的效率
1.热值
（1）概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，用 　q　 来表示.
（2）单位： 　焦/千克（J/kg）　 .
（3）公式：Q＝mq或Q＝qV（m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量）.
q　
焦/千克（J/kg）　
2.热机的效率
（1）定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率.
（2）公式：η＝ 　×100%　 .
（3）提高效率的途径
①使燃料充分燃烧.如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等.
②尽量减小各种热量损失.
③机器零件间保持良好的润滑，减小摩擦.
×100%　
练10　（2022济宁）某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是 　②③④　 （选填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值）.完全燃烧10kg柴油放出的热量Q＝ 　4.3×108　 J.（q柴油＝4.3×107J/kg）
拓展：热值是燃料的一种属性，只取决于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关.
②③④　
4.3×108　
练11　小华探究水沸腾的特点，加热的过程中，是通过 　热传递　 方式改变水的内能；烧杯中水的质量为100g，水温从40℃升高到100℃，水吸收的热量为 　2.52×104　 J，相当于完全燃烧 　0.84　 g酒精放出的热量.[c水＝4.2×103J/（kg·℃），q酒精＝3.0×107J/kg]
热传递　
2.52×104　
0.84　
能量的转化和守恒
1.能量的转化和转移
（1）转化：能量由一种形式转变为另一种形式.如电灯发光是将电能转化为光能和内能.
（2）转移：能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体上.如①热传递；②碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上.
2.能量守恒定律：能量既不会凭空 　消灭　 ，也不会凭空 　产生　 ，它只会从一种形式 　转化　 为其他形式，或者从一个物体 　转移　 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 　保持不变　 .
消灭　
产生　
转化　
转移　
保持不变　
【实验方法】控制变量法、转换法.
【实验器材】 　温度计　 、 　 停表　 、天平、搅拌器（或玻璃棒）、水和煤油、两个相同的烧杯、两个相同的酒精灯.
温度计　
停表　
比较不同物质吸热的情况
【实验装置】
甲
【设计与进行实验】
如图甲：
1.按先下后上的顺序组装实验器材.
2.在两烧杯内装入 　质量　 、 　初温　 相同的水和煤油.
3.用相同的酒精灯加热，是为了保证相同时间内，水和煤油 　吸收的热量相同　 .
4.实验中，不断用搅拌器（或玻璃棒）搅拌，是为了使水和煤油 　受热均匀　 .
质量　
初温　
吸收的热量
相同　
受
热均匀　
5.通过比较 　加热时间　 来比较水和煤油吸收热量的多少，运用了 　转换　 法.
6.实验表格设计及数据记录.
加热时间/min 0 2 4 6 8 10
煤油的温度/℃ 20 24 28 32 40
水的温度/℃ 20 22 24 26 28 30
【实验结论】质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量 　不同　 ；吸收相同的热量，升高的温度 　不同　 .即不同物质的吸热能力 　不同　 .
加热时间　
转
换　
不同　
不同　
不同　
【交流与反思】
7.由实验表格可知，加热相同的时间，升温较快的是 　煤油　 ；升高相同的温度， 　水　 吸收的热量较多.由此可知， 　水　 的比热容较大.水的这一特性在生活中有很多应用，请举一例 　作冷却剂　 .
8.分析上表数据，加热8min时，煤油的温度应为 　36　 ℃.已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则煤油的比热容为 　2.1×103　 J/（kg·℃）.
解题关键：相同时间内，煤油和水吸收的热量相同，根据Q吸＝cmΔt计算.
9.实验中，水和煤油的内能不断增大，是通过 　热传递　 的方式改变的.
煤油　
水　
水　
作冷却剂　
36　
2.1×103　
热传递　
10.实验改进：如图乙、丙所示，使用同一热源（水浴法）或相同规格的电加热器加热，可以确保相同时间内两种物质吸收的热量 　相同　 .
乙
丙
相同　
11.拓展设问：（2020天水）若甲、乙液体从图丁所示的初温分别升高到40℃和35℃，吸收热量之比为2∶1，则甲、乙液体的比热容之比为 　3∶2　 .
3∶2　
　（2022聊城）下列事例中，主要利用做功的方式来改变物体内能的是（　C　）
A.把酒精擦在手背上，手背感觉较凉
B.冬天人们在室外晒太阳，感觉暖和
C.汽油机的压缩冲程，燃料温度升高
D.把水放进冰箱冷冻室，水变成冰块
C
改变物体内能的方式
　（2022省卷）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，塞子被试管内的水蒸气推出，这是通过 　做功　 （选填“做功”或“热传递”）的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能.图 　乙　 （选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程的原理是一致的.
做功　
乙　
（1）若题干中出现“搓手”“摩擦”“锻打”“拧弯”“钻木”“压缩”等词语时，是通过做功改变物体的内能.
（2）若题干中出现“烧水”“热水袋”“晒太阳”“光照”“遇冷”等词语时，是通过热传递改变物体的内能.
　如图所示，是根据“探究不同物质吸热能力”实验数据绘制的a、b物质的温度－时间图像，实验中两种物质的质量相同，初温度相同，选用的加热器相同，由图像可知（　D　）
D
比热容的理解及应用
A.加热相同时间，a物质吸收热量多，比热容小
B.加热时间相同，a物质的末温度高，比热容大
C.吸收热量相同，b物质温度升高慢，比热容小
D.吸收热量相同，b物质的末温度低，比热容大
　（2022济南）炎炎夏日，小梅来到美丽的海滨城市青岛.她发现，在这里白天的风常常从海面吹向陆地，而每到夜晚风却从陆地吹向海面.她利用学过的物理知识进行分析，并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图，如图所示.形成这一现象的主要原因是（　D　）
D
A.海水的密度小于砂石的密度
B.海水的密度大于砂石的密度
C.海水的比热容小于砂石的比热容
D.海水的比热容大于砂石的比热容
　（2022株洲）如表格中的数据为水和煤油的比热容，这两种液体中 　水　 适合作为汽车发动机的冷却液.若要使壶中质量为2kg的水升高20℃，水需吸收 　1.68×105　 J热量，将壶中的水加热一段时间后水变少了，是因为水发生了 　汽化　 （填物态变化名称）现象.
物质 比热容c/[J/（kg·℃）]
水 4.2×103
煤油 2.1×103
水　
1.68×105　
汽化　
比热容的特点：
（1）比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量、体积、吸放热等无关.
（2）不同的物质，比热容一般不同.
（3）质量相等的不同物质，当吸收或放出相等的热量时，比热容较大的物质温度变化较小；当升高或降低相等的温度时，比热容较大的物质吸收或放出的热量较多.
判断方法：比热容比较大，降低（或升高）相同的温度，放出（或吸收）的热量多.
技巧：比热容大，温度变化慢.
　火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志.如图所示是火箭发射探测器时的场景，若该火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 　4.2×1012　 J，可以将 　1.25×107　 kg初温为20℃的水加热至沸腾.使用液态氢作燃料的好处是 　热值大，产物无污染　 .[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg·℃），当地大气压为标准大气压，不计热量损失]
4.2×1012　
1.25×107　
热值大，产物无污染　
热量及效率的相关计算
　（2022常州）天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃，此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，水吸收的热量 　8.4×106　 J，天然气完全燃烧释放的热量 　1×107　 J，需要消耗天然气 　0.25　 kg，这是通过 　热传递　 方式改变水的内能.[c水＝4.2×103J/（kg·℃），q天然气＝4×107J/kg]
8.4×106　
1×107　
0.25　
热传递　
　一辆汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶了3km，受到的阻力为1 200N，燃烧了0.3kg汽油.则该过程中牵引力做 　3.6×106　 J，汽油完全燃烧放出热量 　1.38×107　 J，发动机的效率为 　26.1%　 .（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）
3.6×106　
1.38×107　
26.1%　
（1）明确燃料的热值、质量、是否完全燃烧，根据公式Q放＝qm进行计算.
（2）明确比热容、质量、温度变化量，根据公式Q＝cmΔt进行计算.
（3）完全吸收Q吸＝Q放；不完全吸收Q吸＝ηQ放.
　物体吸收热量，温度一定升高；物体内能增大，一定吸收了热量　【 】
错因分析：不理解温度、内能、热量的关系，造成思维误区.
避错方法：牢记三句话：1.物体温度升高，内能一定增加（分子无规则运动速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大）.2.改变内能的方式有做功和热传递（物体内能增大，可能是从外界吸收热量，也可能是外界对它做功）.3.物体吸收热量，温度不一定升高，如熔化时，吸收热量但温度不变.
　关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　B　）
A.温度相同的物体内能一定相等
B.汽油机的做功冲程中燃气的内能减小
C.我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多
D.摩擦生热过程将机械能转化为内能，这些内能又可以自发的转化为机械能
B
　关于温度、内能、热量三者的关系，下列说法错误的是（　D　）
A.物体内能增加，可能吸收了热量
B.温度高的物体，内能不一定大
C.物体吸收了热量，温度可能不变
D.物体温度升高，一定吸收了热量
D
1.（2019兰州）关于分子动理论，下列说法中不正确的是（　C　）
A.物质是由大量分子组成的
B.温度越高，分子的运动越剧烈
C.分子是组成物质的最小微粒
D.固体很难被压缩，说明分子间存在斥力
C
2.（2017省卷）下列现象中用热传递方式改变物体内能的是（　A　）
A
B
A
C
D
A.放大镜聚光使纸片着火
B.反复弯折后铁丝的温度升高
C.压缩空气内能增大
D.冬天户外搓手取暖
3.（2021兰州）农历五月初五，是我国的传统节日——端午节，吃粽子是端午节的一大饮食习俗，关于煮粽子、吃粽子的过程中所涉及的物理知识，下列说法中错误的是（　C　）
A.煮粽子时，粽子的内能增大是通过热传递实现的
B.高压锅煮粽子，利用了液体的沸点随气压增大而升高的原理
C.刚出锅的粽子，不能直接用手拿，是由于粽子含有的热量多
D.剥粽子时，粽叶与糯米粘在一起，是因为分子间存在引力
C
4.（2020兰州）关于热现象，下列说法正确的是（　B　）
A.燃料不完全燃烧时，热值变小
B.物体的温度不变，它的内能可能增加
C.物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关
D.在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体
B
5.（2019兰州）关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　A　）
A.热量可以从内能少的物体传递到内能多的物体
B.0℃的冰水混合物内能为零
C.水的温度越高，所含热量越多
D.冰在熔化过程中吸收热量，温度和内能均不变
A
6.（2018兰州）下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　C　）
A.热机效率越高，所做的有用功就越多
B.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
C.一个工作循环对外做功一次
D.压缩冲程中将内能转化为机械能
7.（2021省卷）宋代王安石《梅花》中有诗句“遥知不是雪，为有暗香来”.淡淡花香飘散在空气中，这是 　扩散　 现象.
C
扩散　
8.（2019省卷）“端午浓情，粽叶飘香”，“粽叶飘香”说明了 　分子在不停地做无规则运动　 .把酒精和水在长玻璃管中混合后，发现总体积减小，该实验说明了分子间存在 　间隙　 .
9.（2020兰州）坐进新汽车里，我们常常会闻到一股刺鼻的气味，这种气味主要来自于各种装饰材料中的有害物质，这种现象说明车内有害物质的分子处于 　永不停息的无规则　 运动之中.汽车在烈日的暴晒下，这种运动会 　加剧　 （选填“加剧”或“减缓”），在太阳暴晒过程中，车内空气的内能是通过 　热传递　 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的.
分子在
不停地做无规则运动　
间隙　
永不停息的无规则　
加剧　
热传递　
10.（2019天水）我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 　热值　 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 　吸　 热，从而避免高速运行的火箭温度过高.
11.（2021省卷）2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务.加速上升过程中，火箭燃料的 　化学　 能转化为燃气的内能.
热值　
吸　
化学　
12.（2021省卷）如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为 　做功　 冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 　比热容　 大的特性.
做功　
比热容　
13.（2021兰州）某热水器使用天然气作为燃料，天然气属于 　不可再生　 （选填“可再生”或“不可再生”）能源.现将10kg的水从20℃加热到39℃，若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要 　2.1×10－2 m3的天然气.[c水＝4.2×103J/（kg·℃），q天然气＝3.8×107J/m3]
14.（2022兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的 　惯性　 来完成的；若飞轮的转速为1 200r/min，则该汽油机每秒钟做功 　10　 次.
不可再生　
2.1×10－2　
惯性　
10　

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