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(共31张PPT)
第六单元　内能　内能的利用
课时 16　比热容 热机
考点知识聚焦
考点一　比热容的探究与计算
1.探究:比较不同物质的吸热能力
探究课题:比较不同物质的吸热能力 实验 装置
实验 设计 　比较水和食用油吸热能力差异的方法:
　①吸收相同的热量,比较　　　　　　;
　②升高相同的温度,比较　 　　　　
升高的温度
吸收的热量
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探究 方法 　实验过程中应当控制水和食用油的　 、　 　　相同,升高相同温度或吸收相同热量(即加热相同时间),这种研究问题的方法称为　　　　　　　　
得出 结论 　①质量相等的水和食用油,升高相同的温度,　　　　吸收的热量多,说明水的吸热能力　　　　;
　②物体吸收热量的多少与物质种类、质量多少、升温多少有关
实验注 意事项 　①在此实验中,物质吸收热量的多少通过　 　　　来表示;
　②实验中使用相同的电加热器(或酒精灯)的目
的:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
初温
质量
控制变量法
水
强
加热时间
使水和食用油相同时间内吸收的热量相同
物理 意义 　比热容是描述物质吸热本领的物理量,比热容越大,吸热能力越强
定义 　　　　　质量的某种物质,在温度升高时吸收的　　　　与它的质量和升高的　　　　乘积之比,叫这种物质的比热容。用字母　　　　表示
单位 　　　　　　　　　,符号是　　　　　　　
考点知识聚焦
热量
2.比热容
一定
温度
c
J/(kg·℃)
焦每千克摄氏度
水的比 热容 　①水的比热容是　　　　　　　　,它的物理意义:　　　的水温度升高(或降低)　
所吸收(或放出)的　　　　为4.2×103 J。
　②水的比热容大的利用:
　一是取暖(冬季供热用的散热器、暖水袋、暖气、地暖等)。
　二是作为冷却剂(汽车的发动机、发电厂的发电机冷却系统用水作冷却剂)。
　三是调节气候(沿海地区昼夜温差小,内陆地区昼夜温差大,形成海陆风;农民在秧田里灌一些水,夜晚降温时,对秧苗起保护作用)
吸、放 热公式 　吸热公式:　　　　　　　　　;放热公式:　　　　　　　　　　　。如果我们用Δt表示温度的变化,物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式:Q=　　　　;若不考虑热损失,则Q吸=Q放
补充 说明 　比热容是物质的一种　　　　,它的大小与物体的　　　　、　　　　有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同物质的比热容一般　　　　
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4.2×103 J/(kg·℃)
热量
1 ℃
不同
1 kg
状态
特性
cmΔt
种类
Q放=cm(t0-t)
Q吸=cm(t-t0)
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考点二　内能的利用——热机
1.热机
(1)原理:
(2)内燃机分类:汽油机和柴油机
(3)汽油机工作过程
考点知识聚焦
图示 名称及工作过程
　　　　　　　冲程;
　进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气混合物进入汽缸
　　　　　　　冲程;
　进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,将　　　　能转化为　　　　能
压缩
机械
吸气
内
考点知识聚焦
　　　　　　　冲程;
　进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,将　　　　能转化为　　　　能
　　　　　冲程;
　进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,将废气排出汽缸
　说明:①每个工作循环经过　　　　个冲程,在一个工作循环中,活塞往复　　　　次,飞轮转动　　　　周,对外做功　　　　次; 　②在一个工作循环中,只有　　　　冲程对外做功,其余冲程都是靠飞轮的　　　　来完成的 做功
排气
内
机械
4
2
做功
惯性
2
1
考点知识聚焦
2.热值
定义 　某种燃料完全燃烧放出的　　　　与其　　 　之比,叫这种燃料的热值
单位 　固体、液体燃料:　　　　;
　气体燃料:　　　
公式 　固体、液体燃料:Q=　　　　;
　气体燃料:Q=　　　
物理 意义 　酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示:　　　　酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J
　煤气的热值是3.9×107 J/m3,表示:　　　　煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107 J
理解 　热值是燃料本身的一种　　　　,它只与燃料的　　　　有关,与燃料的形态、质量、体积、燃烧速度、是否完全燃烧等均无关
1 kg
J/kg
热量
质量
J/m3
种类
特性
mq
qV
1 m3
考点知识聚焦
3.热机的效率
定义 　热机用来做　　　　　的那部分能量与燃料完全燃烧放出的　　　　之比叫热机的效率
公式 　η=　　　　=
提高 途径 　①使燃料充分　　　　,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机件间保持良好的润滑、减小摩擦
有用功
能量
燃烧
热点考向探究
/知识纵横/
汽油机与柴油机
　内燃机 项目　　 汽油机 柴油机
构造不同 　汽缸顶部有火花塞 　汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同 　汽油 　柴油
吸气冲程 　吸入的是汽油和空气的混合物 　只吸入空气
热点考向探究
　　内燃机 项目　　 汽油机 柴油机
点火方式 　点燃式 　压燃式
效率 　效率低 　效率高
应用 　机体轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等 　机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等
例1下面是小明同学在学习比热容后的认识,其中正确的是 (　　)
A.一杯水和一块铁在温度和质量相同时,吸热能力是相同的
B.各种物质都有自己的比热容,比热容不随物质状态的变化而变化
C.两个物体若吸收相等的热量,则比热容小的物质温度高
D.质量相等的不同物质,升高相同的温度吸收的热量不相等,它们的比热容就不相等
热点考向探究
探究一　物质的比热容
D
例2两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图16-1所示,则 (　　)
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.如果升高相同的温度,两液体吸收的热量相同
C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热相同的时间,甲液体温度升高的比乙液体温度升高得多
热点考向探究
D
图16-1
变式1用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,它们的温度随加热时间的变化关系如图16-2所示,据此判断物质甲的比热容为[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (　　)
A.2.1×103 J/(kg·℃)
B.4.2×103 J/(kg·℃)
C.1.2×103 J/(kg·℃)
D.条件不足,不能确定
热点考向探究
A
图16-2
变式2用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热,每隔1 min记录一次数据,如下表所示,则该液体的比热容为[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (　　)
A.0.9×103 J/(kg·℃)
B.1.8×103 J/(kg·℃)
C.3.6×103 J/(kg·℃)
D.1.2×103 J/(kg·℃)
热点考向探究
加热时间/min 0 1 2
水的温度/℃ 20 26 32
液体的温度/℃ 20 34 48
B
例3图16-3是汽油机一个工作循环的四个冲程,顺序排列正确的是 (　　)
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、丙、甲、丁
C.丁、丙、乙、甲 D.丁、甲、丙、乙
热点考向探究
探究二　热机
C
图16-3
变式1 下列关于如图16-4所示实验的说法错误的是(　　)
A.试管口出现的白雾是液化的结果
B.该实验基本能反映热机的工作原理
C.木塞冲出的过程中机械能转化为内能
D.该实验可以说明做功能改变物体的内能
热点考向探究
图16-4
［答案］C
［解析］口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的,故A说法正确,不符合题意;木塞冲出的过程中试管内水蒸气对外做功,水蒸气的内能转化为木塞的机械能,使水蒸气内能减小,温度降低,反映了热机的工作原理,也说明了做功能改变物体的内能,故B、D说法正确,不符合题意,C说法错误,符合题意。
变式2如图16-5所示的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。下列对图中①②③④的补充正确的是(　　)
A.①做功冲程,②内能转化为机械能,③压缩冲程,④机械能转化为内能
B.①压缩冲程,②内能转化为机械能,③做功冲程,④机械能转化为内能
C.①做功冲程,②机械能转化为内能,③压缩冲程,④内能转化为机械能
D.①压缩冲程,②机械能转化为内能,③做功冲程,④内能转化为机械能
热点考向探究
A
图16-5
变式3某四冲程汽油机工作转速是2400 r/min。关于此热机的工作,下列说法正确的是(　　)
A.压缩冲程中内能转化为机械能
B.一个工作循环中曲轴转动2圈,同时对外做功2次
C.此汽油机每秒对外做功10次
D.此汽油机每秒对外做功20次
热点考向探究
D
例4关于燃料的热值,下列说法正确的是 (　　)
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料的热值一定大
C.煤的热值比干木柴的大,煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多
D.0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的热值一样大
热点考向探究
探究三　热值及热机效率
D
变式1关于热机,下列说法错误的是 (　　)
A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C.柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大
D.现在火箭中用液态氢作燃料,是因为它具有较大的热值
热点考向探究
C
变式2如图16-6所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,图中燃料的质量相同,烧杯内液体的质量也相同。要比较不同燃料的热值和不同物质的比热容,下列选项正确的是 (　　)
A.比较热值,应选择甲、乙两图进行实验;比较比热容,应选择甲、丙两图进行实验
B.比较热值,应选择甲、乙两图进行实验;比较比热容,应选择乙、丙两图进行实验
C.比较热值,应选择甲、丙两图进行实验;比较比热容,应选择甲、乙两图进行实验
D.比较热值,应选择乙、丙两图进行实验;比较比热容,应选择甲、乙两图进行实验
热点考向探究
图16-6
A
例5中国科学家在南海试采可燃冰取得圆满成功,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大,是一种非常理想的新型能源。可燃冰热值很大,是天然气热值的10倍以上,若按15倍计算。[天然气热值q天然气=7.0×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求体积为0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量的90%被质量为100 kg的冷水吸收,求水升高的温度。
热点考向探究
探究四　热值、热量及机械效率的计算
解:(1)0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为
Q放=q可燃冰V=15×q天然气V=15×7.0×107 J/m3×0.01 m3=1.05×107 J。
热点考向探究
(2)若这些热量的90%被质量为100 kg的冷水吸收,求水升高的温度。
变式1我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染,已越来越引起人们的关注。现在有些家庭已经改用燃油取暖,以降低对大气的污染。小明家的住房面积约110 m2,住房高度约3 m,若将住房的门窗关好,用燃烧柴油来取暖,并使室温升高10 ℃,不计热量散失到室外,则所需的柴油至少约为[已知柴油的热值为4.3×107 J/kg,空气的密度约为1.3 kg/m3,空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)](　　)
A.0.01 kg B.0.1 kg
C.1 kg D.10 kg
热点考向探究
变式2某物理兴趣小组的同学用煤炉给10 kg的水加热,同时绘制了如图16-7所示的加热过程中水温随时间变化的图线,若在6 min内完全燃烧了0.2 kg的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3×107 J/kg。求:
(1)煤完全燃烧产生的热量。
(2)经过6 min时间加热,水所吸收的热量。
(3)煤炉烧水时的热效率。
热点考向探究
图16-7
解:(1)煤完全燃烧产生的热量Q放=qm=3×107 J/kg×0.2 kg=6.0×106 J。
热点考向探究
(2)经过6 min时间加热,水所吸收的热量。
(2)由题图可以看出,经过6 min时间加热,水的温度由20 ℃升高到80 ℃,水吸收的热量
Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.52×106 J。
(3)煤炉烧水时的热效率。
例在“比较不同物质的吸热能力”的实验中,有A、B两种方案。
(1)A方案的实验装置如图16-8甲所示:
热点考向探究
突破　探究不同物质的吸热能力
图16-8
①在完全相同的两个烧杯中分别装入　　　　、　　　　都相同的水和煤油。
②实验中选择相同规格的电加热器,可以认为在相同时间内水和煤油　　　　　　相同,然后用比较
　　　　　　的方法来完成探究实验。
③某同学根据实验测得的数据描绘出了水和煤油两种液体的温度随时间变化的图像,如图乙所示,则
　　　　的吸热能力更强,且可得煤油的比热容为　　　　J/(kg·℃)。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]　
(2)B方案的实验装置如图丙所示:
①组装好器材,要完成该实验,除图丙所示器材外,还需要的测量工具是　　　　、　　　　。
②在对实验进行反思时,他们认为原方案有需要两次加热、耗时长等缺点,因此改进方案设计了如图丁所示的装置。与原方案相比,该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是 　 　　　。
热点考向探究
质量
初温
吸收热量
升高的温度
水
2.1×103
天平
停表
受热均匀
[评估交流]
(3)①在设计实验方案时,加热方式选择下列的　　　　更科学。(填字母序号)
A.用两只功率相同的电热器分别浸没在水和煤油中加热
B.用两只相同的酒精灯分别给装水和煤油的烧杯加热
②在水和煤油都不沸腾的前提下,小明认为要把水、煤油两种液体加热到相同的温度然后进行比较;小芳认为要加热相同的时间然后进行比较。你认为方法可行的是　　　　　　(选填“小明的”“小芳的”或“两人都可行”)。
(4)本次实验采用的科学方法是　　 　　　。
(5)下列现象可用比热容知识来解释的是　　　　。
A.夏天在教室洒水,感到凉爽
B.金属勺装有塑料手柄
C.沙漠地区昼夜温差较大
热点考向探究
A
两人都可行
控制变量法
C

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