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模块一　声、光、热
第8讲
内能　热值　热机
新课标 内容要求 1.了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
2.知道做功和热传递可以改变物体的内能。
3.了解热值的概念，知道不同燃料的热值不同，会根据热值来计算燃料完全燃烧放出的热量。
4.知道热机工作时的能量转化过程，了解汽油机的工作原理和工作过程。
【教材导航】 人教教材九年级P7～30；粤沪教材九上P22～41
考点1　 内能和热量
1.物体内部所有分子热运动的〔1〕 　动　 能和〔2〕 　分子势　 能的总和，叫做物体的内能。一切物体在任何时候都具有内能。物体温度升高时，内能〔3〕 　增加　 。
动
分子势
增加
2.改变物体内能的两种方式：〔4〕 　做功　 和〔5〕 　热传递　 。
（1）物体对外做功，物体的内能〔6〕 　减小　 ；外界对物体做功，物体的内能〔7〕 　增大　 。
（2）温度不同的物体发生热传递时，高温物体放出热量，温度〔8〕 　降低　 ，内能〔9〕 　减少　 ；低温物体吸收热量，温度〔10〕 　升高　 ，内能〔11〕 　增加　 。在热传递过程中，传递能量的多少叫〔12〕 　热量　 。热量用字母Q表示，单位是焦耳，用J表示。
做功
热传递
减小
增大
降低
减少
升高
增加
热量
考点2　 热值
3.热值：某种燃料〔13〕 　完全燃烧　 放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示，单位是焦每千克，用J/kg表示（气体燃料的热值单位一般用J/m3）。计算燃料完全燃烧放出的热量的公式是〔14〕 　Q＝mq　 （气体：Q＝Vq）。
4.热值是燃料的一种特性，只与〔15〕 　物质种类　 有关，与燃料质量、体积、温度、是否完全燃烧等均无关。
完全燃烧
Q＝mq
物质种类
考点3　 热机
5.利用内能来做功的机械叫热机。
6.汽油机四冲程是指〔16〕 　吸气　 冲程、〔17〕 　压缩　 冲程、〔18〕 　做功　 冲程、〔19〕 　排气　 冲程。在这四个冲程中只有〔20〕 　做功　 冲程实现了对外做功，把〔21〕 　内　 能转化为〔22〕 　机械　 能。
吸气
压缩
做功
排气
做功
内
机械
7.汽油机与柴油机的不同点：
（1）构造上不同：汽油机气缸顶部是〔23〕 　火花塞　 ，柴油机气缸顶部是〔24〕 　喷油嘴　 。
（2）吸气冲程中吸入的气体不同：汽油机吸入的是〔25〕 　汽油和空气的混合气体　 ，柴油机吸入的只是〔26〕 　空气　 。
（3）压缩冲程中压缩的程度不同：柴油机气缸内气体被压缩的程度比汽油机〔27〕 　更大　 。
（4）点火方式不同：汽油机是〔28〕 　点燃　 式，柴油机是〔29〕 　压燃　 式。
8.汽油机与柴油机都是〔30〕 　四　 个冲程构成一个工作循环。一个工作循环中，活塞往返运动〔31〕 　两　 次，曲轴转动〔32〕 　两　 周，对外做功〔33〕 　一　 次。
火花塞
喷油嘴
汽油和空气的混合气
体
空气
更大
点燃
压燃
四
两
两
一
序号 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 说明
A 吸气冲程 开 关 向下 无 气缸体积变小，汽油与空气的混合物在大气压的作用下进入，依靠飞轮的惯性完成
B 压缩冲程 关 关 向上 机械能转化为内能 压缩气体做功，气体温度升高，内能增大，依靠飞轮的惯性完成
C 做功冲程 关 关 向下 内能转化为机械能 气体膨胀做功，气体温度降低，内能减小，对外提供动力
D 排气冲程 关 开 向上 无 废气中含有大量能量和有害气体，依靠飞轮的惯性完成
9.热机的效率
（1）热机的效率：用来做〔34〕 　有用功　 的那部分能量和〔35〕 　燃料完全燃烧　 放出的热量之比，公式：η＝×100%。
（2）影响热机效率的因素有：一是燃料不可能完全充分燃烧，二是燃料燃烧放出的热量大部分散失掉了，只有一小部分被有效利用，所以η＜1。
有用功
燃料完全燃
烧
1.（改编自人教教材九年级　图13.2－4）如图所示，冬天时人们常常两只手掌相互对搓，手掌温度升高，渐渐发烫。此过程中，手掌内能的变化及其变化方式是（　B　）
A.增加　热传递 B.增加　做功
C.不变　做功 D.减小　做功
B
2.（改编自人教教材九年级 图13.2－5）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧。下列说法中不．正．确．的是（　D　）
A.活塞对筒内空气做功，使筒内空气温度达到了硝化棉燃点而发生燃烧
B.迅速下压活塞的过程中，机械能转化为内能
C.迅速下压活塞的过程与汽油机的压缩冲程类似
D.本实验表明热传递起到了主要作用
D
3.（改编自人教教材九年级　图14.1－1）如图所示，对试管内水加热到一定程度，发现试管口的木塞会被推出，则木塞被推出过程中水蒸气的 　内　 能转化为木塞的 　机械　 能（以上均填“内”或“机械”），这与四冲程汽油机中 　做功　 冲程的能量转化相同。
内
机械
做功
4.（改编自人教教材九年级　图14.2－6）2021年4月29日，我国在海南文昌航天发射场用长征五号B遥二运载火箭，成功将我国空间站“天和核心舱”精准送入预定轨道。火箭使用的燃料是液态氢，这是利用液态氢热值 　大　 的特点，装载2 000 kg的液态氢完全燃烧放出的热量为 　2.8×1011　 J（q氢＝1.4×108 J/kg）。火箭在高速运动的过程中，外壳与空气摩擦，温度急剧升高，这是通过 　做功　 的方式改变火箭内能。
大
2.8×1011
做功
5.（改编自人教教材九年级　图14.1－4）如图所示是单缸四冲程汽油机的工作原理图，其中将机械能转化为内能的是 　B　 ，将内能转化为机械能的是 　C　 ，对自然界产生污染的是 　D　 。（以上三空均填字母）
B
C
D
疑难点1　 如何正确理解内能的概念
1.（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
【突破指引】（1）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的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。
（2）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，物体的温度越高，物体的内能越大；
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，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。
2.（2022·武汉）如图所示，炽热的岩浆从覆盖着皑皑白雪的火山上喷涌而出。下列说法正确的是（　D　）
A.白雪温度低，内能小 B.岩浆温度高，内能大
C.白雪温度低，分子热运动停止 D.岩浆温度高，分子热运动剧烈
D
疑难点2　 如何区分内能、热量、温度
3.（2022·泰州）夏天，将饮料放入冰箱冷藏室，饮料温度降低，下列说法正确的是（　C　）
A.饮料将温度传递给冰箱中的空气
B.饮料放出热量后自身所含热量减少
C.饮料温度降低的过程伴随着内能的转移
D.饮料放热是因为饮料的内能比冰箱中空气的内能多
C
【突破指引】（1）内能是能量的一种形式，也是某一时刻的状态量，一切物体都具有内能；热量是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述。
（2）温度表示物体的冷热程度，是一个状态量，物体温度升高，内能增加；物体温度升高不一定是吸热，也可以是做功，如钻木取火，摩擦生热。热传递传递的是热量，不是温度。
（3）物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，但温度保持不变。发生热传递时，热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体。
4.（2020·泰州）将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法中正确的是（　D　）
A.水将温度传给了玻璃杯 B.水含有的热量减少
C.玻璃杯增加的内能大于水减少的内能 D.能的总量保持不变
5.（2021·山东）下列说法正确的是（　C　）
A.热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B.物体的温度不变，它的内能一定不变
C.物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
D
C
考向1　 内能及其改变
1.改编小南根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。
（1）请写出小南类比得出分子具有分子动能的依据是 　分子具有质量且分子在运动　 。
分子具有质量且分子
在运动
①如图所示表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快）， 　B　 （填“A”或“B”）图的分子动能较大；
②如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量 　温度　 来反映。
B
温度
（2）类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小，请据此回答下列问题：
（3）小亮测得甲、乙两杯水的温度分别是45 ℃和75 ℃，下列判断正确的是（　D　）
A.甲杯中水的分子运动一定比乙杯中水的分子运动剧烈
B.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能少
C.乙杯中水的内能一定比甲杯中水的内能少
D.乙杯中水的温度降低，水的内能一定减少
D
2.改编如图所示，小明同学打开空气压缩引火仪，放进一小撮干燥的棉絮到底部，然后用活塞把空气压缩引火仪封闭，用力将活塞快速压下。
（1）压下活塞，厚壁玻璃筒里空气的内能 　增大　 （填“增大”“减小”或“不变”），改变内能的方式是 　做功　 。
增大
做功
（2）随着空气内能的变化，玻璃筒中棉絮的内能 　增大　 （填“增大”“减小”或“不变”），改变内能的方式是 　热传递　 。
（3）实验观察到的现象是 　棉絮着火　 。
（4）下列事例中在改变物体内能的方式上与（1）中不．同．的是（　A　）
　　　　 　　　　　
A. 热水袋暖手 B. 玩滑梯，臀部发热 C. 钻木取火
增大
热传递
棉絮着火
A
考向2　 内能、热量、温度
3.关于温度、内能、热量和做功，下列说法中正确的是（　C　）
A.物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
B.0 ℃的冰块没有内能
C.做功可以改变物体的内能
D.物体放出热量时，温度一定降低
4.（2020·广安）下列关于温度、热量和内能的说法，正确的是（　C　）
A.发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B.在相同温度下，1 kg的水比1 kg的冰含有的热量多
C.一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水，内能增大
D.物体温度升高，内能不一定增加，但一定要吸收热量
C
C
考向3　 热值
5.改编小明学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图甲、乙所示的两套完全相同的装置，加热两个烧杯中质量和初温都相等的水，实验数据如下：
燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 20 48
花生油 20 38
（1）小明组装如图甲、乙所示的两套装置时，正确的顺序是 　自下而上　 （填“自上而下”或“自下而上”）。
（2）为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制：煤油和花生油的 　质量　 相同。
（3）分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是 　煤油　 。
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，除了图中的器材外，还需增加的实验仪器是 　天平　 ，利用此实验方法计算出的热值将比真实值 　偏小　 （填“偏大”或“偏小”），主要原因是 　燃料不能完全燃烧（或热量有散失）　 。
自下而上
质量
煤油
天平
偏小
燃料不能完全燃烧（或热量
有散失）
（5）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　C　）
A.没有燃烧的燃料，热值等于零
B.燃料完全燃烧时，它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
（6）已知天然气的热值为4.5×107 J/m3，若某家庭一个月用掉8 m3的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量为 　3.6×108　 J，若这些热量全部由热值为3.0×107 J/kg的焦炭来提供，应完全燃烧 　12　 kg的焦炭。
C
3.6×108
12
考向4　 热机
6.改编（1）如图甲所示是某台汽油机工作的四个冲程（顺序已打乱），其中将内能转化为机械能的冲程是 　D　 （用字母表示），请按一个工作循环的过程，将四个图重新排序 　BADC　 （用字母表示）。
甲
（2）若该单缸四冲程汽油机，飞轮转速为2 400 r/min，该汽油机每秒内做功 　20　 次。燃料内能增加的过程叫 　压缩　 冲程。
D
BADC
20
压缩
（3）内燃机的能量流向图如图乙所示。内燃机的效率为（　D　）
A.7% B.28% C.31% D.34%
（4）a、b两台热机，a的效率比b的低，其含义是（　D　）
A.a热机消耗的燃料多 B.a热机比b热机做功少
C.a热机的功率比b热机的小 D.做相同的有用功，a损失的能量比b损失的多
D
D
乙

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