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第十二章 内能 内能的利用
第1轮复习 基础巩固
1.物质的构成：
常见的物质是由极其微小的粒子——①____、原子构成的.人们通常以②_____m为单位来量度分子．
2.原子及其结构
（1）原子的构成：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，质子和中子由夸克构成；原子核带③___电，电子带④___电，质子带⑤___电，中子
分子
10-10
负
正
正
不带电．
（2）空间尺寸大小的比较：分子>原子>原子核;宇宙>银河系>太阳系.
3.分子热运动
（1）分子热运动
a.定义：一切物质的分子都在不停地做无规则运动．这种无规则运动叫做分子的热运动．
b.特点：温度越⑥___，分子热运动越剧烈．
(2)扩散现象
高
a.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．如两块金块相互渗入对方. b.影响因素：扩散现象与温度有关，且温度越高，扩散得越⑦___．
(3)分子间的作用力:分子之间存在⑧_____．如被紧压在一起的铅柱很难被分开；分子之间还存在⑨_____．如固体、液体很难被压缩．
(4)分子动理论
a.常见的物质是由大量的⑩_____、原子构成的
b.构成物质的分子在不停地做无规则运动．
c.分子间存在着引力和斥力．
快
引力
斥力
分子
1．内能
（1）定义：构成物质的所有分子，其热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．
（2）影响因素：物质的质量、状态和温度.一切物体，不论温度高低，都具有内能,物体温度降低时内能 _____.温度升高时内能 _____.
减小
增大
2. 改变物体内能的方式
（1）热传递
a.实质：能量的转移．
b.条件：物体间存在 _______．
c.方向：能量从高温物体传递到低温物体，直到两物体温度 _____为止．
d.实例：烧水做饭、哈气取暖、晒太阳等．
（2）做功
a.实质：能量的转化．
温度差
相同
b.做功的两种形式：一种是外界对物体做功，物体内能 _____，其他形式能转化
为内能；另一种是物体对外界做功，物体内能 _____，内能转化为其他形式的能．
c.实例：钻木取火，搓手取暖等．
3. 热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量.
减小
增大
内能增加
不一定吸热（如：钻木取火，摩擦生热）
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）
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）
易
错
点
拨
（1）温度升高
（2）吸收热量
（3）内能增加
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： ___________．
（3）物理意义：比热容在数值上等于 ___kg的某种物质温度升高（或降低）1 ℃所吸收（或放出）的热量．
（4）特性：比热容是反映物质自身性质的物理量，不同物质比热容一般不同．
J/（kg·℃）
1
2．利用比热容计算热量
（1）公式：Q=cmΔt．Q表示 _____，单位是 J；c表示 _______，单位是 __________；m表示质量，单位是kg；Δt 表示温度的变化，单位是℃.
（2）当温度升高时，物体吸收的热量：Q吸= __________．当温度降低时，物体放出的热量：Q放= _________．其中m表示物体的质量，t0表示初温，t表示末温．
比热容
热量
J/（kg·℃）
cm（t-t0）
cm（t0-t）
1.定义：利用燃料燃烧释放出的能量 _____的机械，叫做热机．内燃机是最常见的一种热机．
做功
图示
进气门 _____ _____ _____ _____
排气门 _____ _____ _____ _____
活塞 向 ___运动 向 ___运动 向 ___运动 向 ___运动
2.汽油机四冲程示意图及特点
打开
关闭
下
上
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
打开
下
上
图示
冲程 名称 _____冲程 _____冲程 _____冲程 ____冲程
能量 转化 / _____能转化为 ____能 ____转化为 ______ （注：唯一一个对外做功冲程） /
吸气
压缩
做功
排气
机械
内
内能
机械能
1.燃料的热值
（1）定义：在标准状态下，某种燃料 _________放出的热量与其质量之比，叫做热值，用符号q表示．
（2）单位：焦每千克（J/kg）．
（3）特性：热值是燃料的一种属性，只与燃料的种类有关．
（4）利用热值计算热量：Q放= ____（对于气体Q放=qV）
完全燃烧
qm
2.热机的效率
（1）定义：热机用来做（51）_______的那部分能量，与燃料（52）_________放出的能量之比，叫做热机的效率．
（2）计算公式：
； .
有用功
完全燃烧
1.能量的转化：自然界中，能量不但可以从一个物体转移到另一个物体，而且形式多样的能量之间还可以相互（53）____．
2.能量守恒定律：
能量既不会凭空消失，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（54）____．
3.常见能量的形式：电能、光能、内能、机械能、化学能等.
不变
转化
1.（2022金昌2题2分）2022年“新冠”疫情在我国多地点状发生，配戴医用口罩可以有效阻止病毒传播，使用含氯消毒剂能有效杀死病毒.已知“新冠病毒”的直径约为10-7 m，原子的直径约为1 nm，下列说法正确的是（ ）
A.医用口罩可以有效阻止病毒传播，是因为口罩材料分子之间没有空隙，病毒无法通过 B.微粒按照由大到小排列顺序为：新冠病毒—原子—质子—原子核
C.喷洒过含氯消毒剂的场所会有刺鼻的气味，是因为分子永不停息地做无规则运动 D.病毒在空气中传播是扩散现象
C
2.（2019兰州2题3分）关于分子动理论，下列说法中不正确的是( )
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
3.（2019省卷9题2分）“端午浓情，粽叶飘香”,“粽叶飘香”说明了_________________________；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______.
分子在不停地做无规则运动
间隙
4.（2018省卷2题3分）今年四月以来，我省大部分地区遭遇强沙尘天气，空气质量指数AQI爆表，AQI空气质量评价的主要污染物为PM2.5、NO2等六项.PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，把PM2.5、NO2分子、电子、原子核按照空间尺度由大到小排序正确的是( )
A.PM2.5→NO2分子→原子核→电子 B.NO2分子→PM2.5→原子核→电子
C.NO2分子→原子核→PM2.5→电子 D.NO2分子→原子核→电子→PM2.5
A
5.（2017省卷4题3分）下列现象中用热传递方式改变物体内能的是( )
A
6.（2019兰州11题3分）关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是( )
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
7.（2019天水4题3分）关于温度、内能和热量，下列说法正确的是( )
A.正在沸腾的水的温度一定是100 ℃
B.物体温度升高一定是吸收了热量
C.冬天搓手变暖是通过做功使手的内能增大
D.汽油机做功冲程燃气的内能增加
C
8.（2018兰州11题3分）下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是( )
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气缸的是空气
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
C
9.（2022武威16题2分）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.这是通过_____（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___（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的.
做功
乙
10.（2022兰州13题2分）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____来完成的；若飞轮的转速为1 200 r/min，则该汽油机每秒钟做功___次.
11.（2018省卷14题2分）如图所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程是将_____能转化为___能.
惯性
机械
10
内
12.（2018天水19题4分）世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的.比如蒸汽机和汽油机都是热机,它们工作时，能的转化过程是_________________.喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验.其中___(选填“甲”或“乙”)图可以反映汽油机的工作原理.如图丙所示,来回摩擦绳子使金属筒的温度升高,这是通过_____的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了
_________________________
_________________.
内能转化为机械能
做功
乙
分子在不停地做无规则运动
（分子在做热运动）
13.（2017兰州3题3分）从能量转化的角度来看，下列说法错误的是( )
A．电风扇工作时主要将电能转化为机械能
B．铅蓄电池充电时化学能转化为电能
C．发电机工作时主要将机械能转化为电能
D．电热水壶工作时电能转化为内能
B
14.(2016省卷20题4分)如图所示，一辆汽车在行驶途中遇突发情况，紧急刹车时，司机身体前倾，车身向前滑行一段距离，在路面上留下轮胎滑过的痕迹，同时轮胎温度急剧升高．请根据以上情境简要回答下列问题：
(1)分析说明刹车时司机身体前倾的原因；
答：___________________________________________________________________
_________________________________________________；
(2)从能量转化的角度解释轮胎温度升高的原因．
答：___________________________________________________________________
__________________________________________.
汽车突然刹车时司机身体的下部随车一起停止，而身体的上部由于惯性还要保持原来的运动状态,这时车内的司机身体就要前倾
紧急刹车时，由于车轮受到摩擦阻力的作用，克服摩擦阻力做功，将机械能
转化为内能，温度升高（其他答案合理也得分）
15.（2021兰州AB卷6题3分）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( )
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
16.（2020兰州3题3分）关于热现象，下列说法正确的是( )
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
17.（2019天水8题2分）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_____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___热（选填“吸”或“放”），从而避免高速运动的火箭温度过高.
18.（2018兰州18题2分）汽车发动机常用水作为冷却剂，这是因为水的_______较大；发动机把热量传递给水使水的内能增加是通过_______的方式实现的.
热值
吸
比热容
热传递
19.（2021兰州B卷15题1空1分）现将10 kg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_____m3的天然气.［c水=4.2×103 J/（kg·℃），q天然气=3.8×107 J/m3］
20.（2022兰州16题2分）阅读短文，回答问题.
页岩气
页岩气是指附存于有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料.
0.021
页岩气主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛.
页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年～50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值.随着社会对能源需求不断扩大，特别是水平井与压裂技术水平不断进步，人类对页岩气的勘探开发正在形成热潮.我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当.
（1）页岩气属于_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源.
（2）若页岩气的热值为4.2×107 J/m3，则燃烧5 m3页岩气放出的热量为__________.
2.1×108 J
不可再生
21.（2022金昌29题6分）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率.小华在水壶中加入4 L水，水的初温是20 ℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1 m3天然气，天然气的热值为3.2×107 J/m3，水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），当地大气压为标准大气压.求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
_______________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
____________________________________________________________________.
（3）天然气灶的效率η.
___________________________________________________________.
（2）天然气燃烧放出的热量为：Q放＝qV＝3.2×107 J/m3×0.1 m3＝3.2×106 J
解：（1）水的体积V水＝4 L＝0.004 m3；水的质量为：m＝ρV水＝1.0×103 kg/m3
×0.004 m3＝4 kg；在1标准大气压下，水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃；
水吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×4 kg×（100 ℃-20 ℃）＝
1.344×106 J
（3）天然气灶的效率为：
22.（2019兰州32题6分）已知天然气的热值为3.8×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),求:
(1)完全燃烧1.4×10-2 m3天然气放出多少热量
__________________________________________________________________________________;
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg,初温为25 ℃的水加热到多少℃ (当地的大气压强为1标准大气压)
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=1.4×10-2 m3×3.8×107 J/m3=
5.32×105 J
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg,初温为25 ℃的水加热到多少℃ (当地的大气压强为1标准大气压)
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
____________;
（2）水吸收的热量Q吸=Q放η=5.32×105 J×60%=3.192×105 J;由Q吸=cmΔt可得水
上升的温度Δt= 水的末温t=t0+Δt=25 ℃
+20 ℃=45 ℃
23.（2020天水18题4分)在研究”不同物质的温度变化与吸热关系”实验中，取质量和初温都相同的甲乙两种液体，分别装入相同烧杯中，用相同的加热器加热，如图A所示.
（1)图B为某时刻的温度，其示数为___℃.
39
（2)分析图C可知，吸收相同热量，___液体升温更高；___液体更适合作汽车发动机的冷却液.
（3)若甲、乙液体从图C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_____.
乙
3∶2
甲
24.（2017天水17题4分）为了比较两种液体的吸热能力，某实验小组用如图中两个相同的装置做实验，数据记录如表所示．
（1）实验过程中，用加热时间相同比较升高的温度的方法来完成探究实验，通过分析表中数据可知______（选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强．
液体1
（2）这组同学又对甲图中的加热情况进行分析，在某段时间内，质量为m1的液体1温度从t0升高到t，共消耗了质量为m2的酒精，液体1的比热容为c，酒精的热值为q，则这段时间内液体1吸收的热量表达式Q吸=___________，酒精完全燃烧放出的热量表达式Q放=_____（两个表达式均用给出的字母表示）， ___（选填“大于”“小于”或“等于”）.
cm1（t - t0）
m2q
1
例1关于温度、热量和内能，下列说法正确的是____________________.
（1）温度高的物体不一定比温度低的物体含有的热量多
（2）物体运动越快，内能不一定越大
（3）温度越高的物体，具有的内能就越多
（4）50 ℃的水一定比10 ℃的水内能大
（5）物体温度升高，内能一定增大
（2）（5）（8）（10）
（6）温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
（7）物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
（8）物体温度升高不一定是吸收了热量
（9）热胀冷缩中的“热”“冷”是指内能
（10）热传递过程中，放热的物体不一定比吸热的物体内能大
（11）两个内能相同的物体相互接触时，将不会发生热传递
例2（2022·益阳）烈日炎炎的夏季，白天沙滩上的沙子热得烫脚，但海水却非常凉爽，主要是因为水的比热容比沙子的比热容___.1 kg的砂石，温度升高10 ℃，需要吸收的热量为_________J.［c砂石＝0.92×103 J/（kg·℃）］
大
0.92×103
例3（2022·宜昌）小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在16 min内吸收的热量为__________J，另一种液体的比热容为_________ J/（kg·℃）.［c水＝4.2×103 J/（kg·℃）］
2.52×104
1.4×103
例4（2022·绵阳）随着乡村振兴的持续推进，以天然气为燃料的燃气灶逐渐取代了以干木材为燃料的土灶，保护了生态环境.将质量为3 kg、初温为23 ℃的水加热到98 ℃，土灶燃烧了干木材0.315 kg，则该土灶的热效率为____ %﹔若用热效率为60%的燃气灶，则需要消耗天然气____ m3(结果保留小数点后两位).干木材热植取1.2×107 J/kg，天然气热值取3.9×107 J/m3，水的比热容4.2×103 J/(kg·℃).
1.25
0.04
命题点
1.实验主要的仪器：温度计、停表、天平、酒精灯、玻璃棒等
2.器材安装顺序：自下而上
3.转换法的应用
（1）通过加热相同的时间，比较温度变化得快慢来判断吸热能力的强弱；
（2）通过升高相同的温度，比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱
4.控制变量法的应用
（1）选取质量和初温相同的不同液体
（2）实验中选用相同规格的电加热器给不同液体加热相同时间的目的是使物质吸热相同
5.分析实验数据，判断物质吸热能力的强弱
6.比热容在生活中的应用
针对训练（2022·包头）如图甲所示是利用如图（a）所示的实验装置比较不同物质的吸热能力.
（1）实验时，选取质量_____、初温相同的甲、乙
两种不同液体，用相同的酒精灯加热，加热时液体
温度升高，这是通过_______方式来增大内能的.
（2）根据实验数据绘制的温度随时间变化关系如图
（b）所示，分析可知，___液体的吸热能力更强.
相等
热传递
乙
（3）实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值_____（选填“变大”“变小”或“不变”）.
不变
（4）分析实验数据可知，实验前3 min内，液体A吸收的热量_____（选填“大于”“小于”或“等于”）液体B吸收的热量,冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从甲乙中选一种液体装入暖手袋中作为保热物质，应选择___（选填“甲”或“乙”）.
拓
展
设
问
等于
乙

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