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(共16张PPT)
第2节　热学综合计算
第十二讲
真题链接
1.（2022江西）如图所示，某同学用
燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅
内水的质量为5kg，水的初温为22℃，
当水刚好烧开时，共消耗了0.06m3的
天然气，该燃气灶烧水的热效率为70%。〔水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为4.0×107J/m3〕求：
热量的计算
（1）0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量。
（2）以上过程中，水吸收的热量。
解：（1）0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量
Q放＝Vq＝0.06m3×4.0×107J/m3＝2.4×106J
（2）水吸收的热量
Q吸＝ηQ放＝70%×2.4×106J＝1.68×106J
（3）密闭锅内水烧开时的温度。
解：烧开水时，水的温度变化量
Δt＝＝＝80℃
因为水是刚好烧开的，所以密闭锅内的水烧开时的温度t＝t0＋Δt＝22℃＋80℃＝102℃
2.（2014江西）莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”使其高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW·h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg。〔温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW·h）表示获得1kW·h能量消耗0.2kg汽油〕
（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果精确到1%）
解：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量
Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J
（2）根据题意可知，完全燃烧0.2kg汽油获得的能量
W＝1kW·h＝3.6×106J
汽车发动机的效率
η＝×100%＝×100%≈39%
1.物理观念 （2023陕西节选）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是____________J。若不计热量损失，此过程需要完全燃烧_________kg的煤气。〔水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg〕
考向聚焦
6.72×105
0.016
2.全国视野 （2023荆州）某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是_________J，该燃气热水器烧水的效率是_________。〔已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3，煤气的热值为4×107J/m3〕
4.2×106
50%
解答热量、热效率的相关计算时，需要注意以下几点：
（1）明确燃烧的燃料，知道它的热值、质量以及是否完全燃烧。
（2）明确燃料燃烧放出的热量是否完全被利用，知晓吸热物体的比热容、质量和温度的变化。
重难突破
热量、热效率的相关计算
（3）明确所求的物理量，根据相应的公式（Q＝cmΔt，Q＝mq，Q＝Vq，η＝×100%）及它们的变形式进行计算。
（2023聊城）高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃。已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），高能聚合油的热值约为4.2×107J/kg。
（1）求这些水吸收的热量。
解：水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×10kg×（100℃－25℃）＝3.15×106J
（2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油？
解：高能聚合油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝4.2×106J
燃烧高能聚合油的质量m'＝＝＝0.1kg
（2023抚州八校模拟）氢能源具有清洁、高效等特点。如图所示的是某辆氢能源环卫车。已知c水＝4.2×103J/（kg·℃），q氢＝1.4×108J/kg。
（1）求质量为0.9kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
解：质量为0.9kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放＝m氢q氢＝0.9kg×1.4×108J/kg＝1.26×108J
（2）若（1）中的热量的80%被水吸收，水温从10℃升高到90℃，则这些水的质量为多少？
解：根据题意可知，水吸收的热量
Q吸＝80%Q放＝80%×1.26×108J＝1.008×108J
由Q吸＝cmΔt可知，这些水的质量
m＝＝＝300kg
（3）氢能源环卫车以42kW的恒定功率匀速行驶，完全燃烧0.9kg的氢燃料能让该车匀速行驶25min，该车发动机的效率为多少？
解：由P＝可知，氢能源环卫车匀速行驶25min所做的有用功
W＝Pt＝42×1000W×25×60s＝6.3×107J
该车发动机的效率
η＝×100%＝×100%＝50%(共46张PPT)
第1节　分子动理论　内能　热机
第十二讲
课标要求
真题链接
1.（2023江西节选）近年来，江西多措并举，打造美丽乡村，为老百姓留住了鸟语花香的田园风光。闻到“花香”是_________现象。
2.（2019江西）当液体温度升高时，其分子_________加剧，以致表层中有更多的分子脱离液体分子的束缚而跑到空气中去。气体分子间距很大，相互作用力很小，表现为气体没有固定的_________和体积。
分子动理论的内容及理解
扩散
热运动
形状
3.（2018江西）经过美食街时，同学们总能闻到风味独特
的臭豆腐的味道，这属于_________现象；臭豆腐经过烧烤
后，_________的无规则运动加快了。
扩散
分子
4.（2016江西节选）如图所示的是地铁站内的警示牌。从
物理学角度解释，其作用是避免因物体分子热运动而产生
的_________现象，影响到环境和其他乘客。
扩散
5.（2015江西）分子动理论的基本内容：物质是由大量分
子、原子构成的；分子在不停地做无规则运动；分子间存
在着相互作用的_________和_________。
引力
斥力
6.（2018江西）如图所示的是课间同学们在教室里嬉戏的
场景，恰巧被老师用手机拍下。上课后，老师形象地将图
中①的动作描述为热传递中的传导，将②和③分别描述为
热传递中的_________和_________。
内能的改变方式
对流
辐射
7.（2016江西）家庭取暖用的电油酊是一种电热器。电油
酊工作时，其温度升高是通过电流________的方式改变物
体的内能；电油酊周围气温升高是通过_________的方式改变空气的内能。
做功
热传递
8.（2015江西节选）根据“单位”推出对应的物理公式是
常用的记忆方法。例如：速度单位是m/s（其中m是路程的
单位，s是时间的单位），可以推出对应的公式为v＝。同
样，根据比热容的单位J/（kg·℃），也可以推出对应的公
式为_________。
比热容
c＝
9.（2019江西）如图所示的是小普同学跟爷爷学习到的气
功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下
与做功冲程最相似的是（　　）
热机及其应用
C
A.鼻孔吸气
B.气沉丹田
C.排山倒海
D.打完收工
10.（2017江西）在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃
气推动活塞做功。下列说法正确的是（　　）
A.燃气的内能减少，温度升高
B.燃气的内能增加，温度升高
C.燃气的内能减少，温度降低
D.燃气的内能增加，温度降低
C
考点扫描
分子动理论（10年6考）
分子 动理论 常见的物质是由大量的①_________、②_________构成的 分子的热 运动 （1）一切物质的分子都在不停地做③_____________；分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子无规则运动越④_________
（2）扩散现象：不同的物质在互相接触时彼此⑤________的现象。气体、液体和固体都会发生扩散；扩散现象说明分子间有间隙，分子在不停地做无规则运动
分子
原子
无规则运动
剧烈
进入对方
分子动 理论 分子间的 作用力 分子之间存在引力和斥力，
引力和斥力同时存在；引力
和斥力都随距离的增大而
⑥_________，当分子间的
距离大于10－9m时，分子间的相互作用力可忽略
减小
1.内能
物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的⑦_________，叫做物体的内能。
（1）一切物体都有内能。
（2）内能与温度的关系：同一物体温度越高，内能⑧_________。
内能（10年7考）
总和
越大
2.改变物体内能的方式
方式 实质 条件 判断方法 实例 联系
热传递 内能的⑨_______ 物体之间或物体各部分之间存在温度差 由高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分 晒太阳、烧水做饭、哈气取暖等 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的
做功 内能与其他形式的能之间的相互⑩________ 物体对外做功或外界对物体做功 通过关键词 “搓手”“压缩”“摩擦” “锻打”“拧弯”等判断 摩擦生热、钻木取火、搓手取暖等 转移
转化　
热传递的三种形式：传导、对流和辐射。
（1）传导：能量从物体温度较高的部分传到温度较低的部分的过程。
（2）对流：靠液体或气体的流动来传递能量的方式。
（3）辐射：能量由物体沿直线向外射出去的过程。
（4）传导和对流的区别：传导是能量沿着物体传递，物质并不流动；对流是靠物质的流动来传递能量，所以，对流是液体、气体特有的热传递形式。
3.温度、热量和内能的区别和联系
温度 热量 内能
定义 宏观上：表示物体的 _______程度。微观上：反映物体中分子无规则运动的剧烈程度 在热传递过程中，传递 _______的多少 构成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
冷热
能量
温度 热量 内能
表述 “降低”或 “升高” 能说“放出”或“吸收”，不能说“具 有”或“含有” “有”“具有”“改
变”“增加”“减少”
单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
联系 热传递可以改变物体的内能，使物体内能增加或减少，但温度不一定改变（如晶体的熔化、凝固过程）。物体吸热，内能会增加，物体放热，内能会减少，但物体的温度不一定会发生改变 1.比热容
比热容（10年10考）
物理意义 比热容是表示物质 ___________________的物理量
定义 一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的温度的乘积的比值，叫做这种物质的比热容，用符号c表示
吸、放热本领
公式 ____________
单位 焦耳每千克摄氏度，符号是 ____________
水的比热容 水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），它表示的物理意义是：质量为1kg的水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×103J
实例：用水作为冷却剂；沿海地区昼夜气温变化不明显；城市建人工湖；等等
c＝　
J/（kg·℃）
热量计算 （1）吸热公式：Q吸＝cm（t－t0）
（2）放热公式：Q放＝cm（t0－t）
其中c表示比热容，m表示物质的质量，t0表示初温，t表示变化后的温度即末温
提示 比热容与物质的种类和状态 _________，与物质的质量大小、温度的高低、吸收或放出热量的多少
_________
有关
无关
2.热平衡
两个温度不同的物体放在一起时，高温物体将放出热量，温度降低，低温物体将吸收热量，温度升高，最后两个物体温度相同，达到热平衡。
在热传递过程中，低温物体吸收的热量为Q吸，高温物体放出的热量为Q放，如果没有热量损失，则Q吸＝Q放。
在用公式进行有关热量的计算时，一定要弄清楚物质的状态，从而确定比热容（如水和冰的比热容就不同），还要注意物质的初温、末温，以及“升高”“升高到”等词的不同。
热机和热机效率（10年4考）
热机 工作原理 燃料燃烧将化学能转化为内能，再通过 _______将内能转化为机械能
汽油机的 工作过程
做功
热机 能量 转化 压缩冲程：将 _________能转化为 _______能
做功冲程：将 _______能转化为 _________能
一个循环的相关数据 4个冲程，飞轮转2圈，曲轴转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次
机械
内
内
机械
热机 效率 定义 用来做 _________功的那部分能量与燃料
____________放出的能量之比
公式 η＝×100%＝×100%
提高效率的措施 （1）使燃料充分燃烧；（2）尽量减少各种热量损失；（3）保持良好的润滑，减少因摩擦而额外消耗的能量等
有用
完全燃烧
1.汽油机的四个冲程中，只有做功冲程使汽车获得动力。（ ）
2.内燃机的做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气内能增大。（ ）
3.四冲程汽油机的一个工作循环对外做功一次。
（ ）
4.在做功冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增加。（ ）
√
×
√
×
热值（10年4考）
热值 定义 燃料 _________燃烧时所放出的热量与其质量之比，用符号q表示
单位 J/kg（固体或液体）或J/m3（气体）
性质 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类
_________，与燃料的质量、体积以及是否完全燃烧均 _________
完全
有关
无关
热值 公式 定义式：q＝
热量计算式：Q＝mq（固体或液体），Q＝Vq（气体）
物理意义 描述燃料完全燃烧放热本领的物理量，如木炭的热值是3.4×107J/kg，表示1kg木炭完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J
1.能量的转化
能量由一种形式 _________为另一种形式。例如：电动机通电转动，电能转化为机械能和内能。
2.能量的转移
能量不经过转化，直接由一个物体 _________到另一个物体。例如：碰撞时动能的转移，热传递过程中内能的转移。
能量的转化和转移（10年4考）
转化
转移
1.全国视野 （2023广州）以下过程不发生物态变化。初温
相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末温比乙的
低。那么，初温相同的甲、乙放出相同热量（　　）
A.甲的末温比乙的低，但无法判断甲、乙的比热容哪一个大
B.甲的末温比乙的高，但无法判断甲、乙的比热容哪一个大
C.甲的末温比乙的高，且可以判断甲、乙的比热容哪一个大
D.无法判断甲、乙的末温哪一个高，且无法判断甲、乙的比热容哪一个大
考向聚焦
B
2. （多选）江西自古出名茶，庐山云雾茶、修水
宁红茶、狗牯脑茶等名茶驰名中外。在沏茶、喝茶的过程
中蕴含着许多物理知识。下列有关说法正确的是（　　）
A.打开茶叶盒，就闻到扑鼻的茶香，是分子热运动的结果
B.用开水冲泡茶叶，是通过热传递的方式改变茶叶的内能
C.在饮用热茶时，用嘴吹一吹，茶水凉得较快，是因为吹气加快了茶水的液化
D.冲泡好的茶放在冰箱中变为冰茶，其温度降低，内能不变
AB
内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是状态量，而热量是过程量。物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加。三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。
重难突破
温度、内能与热量的理解
（2023抚州质检）下列对相关物理知识的解释，正确的是（　　）
A.热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
B.80℃的水一定比0℃的水内能大
C.一杯水全部凝固成冰后质量变小，比热容也变小
D.一杯水全部凝固成冰后质量不变，密度变小
D
下列关于同一物体的内能、热量、温度的说法，正确的是（　　）
A.物体内能增大，温度一定升高
B.物体温度升高，一定吸收了热量
C.物体温度升高，内能一定增大
D.物体内能增大，一定吸收了热量
C
实验　比较不同物质吸热的情况（10年未考）

【设计与进行实验】
1.实验装置（如图所示）
实验探究
2.主要实验器材的作用
（1）相同的酒精灯保证相同的时间内物质吸收的热量相同。
（2）玻璃棒：使物质受热均匀。
（3）除图中所列器材外，还需要的测量工具有停表和天平。
3.实验注意事项
（1）实验器材的安装顺序是从下到上。
（2）被加热的物质的质量应该相同。
【实验结论】质量相等的不同物质，升高相同的温度，所吸收的热量是不同的，即物质的吸热能力与物质种类有关。
【交流与反思】本实验采用的方法有控制变量法和转换法。
（1）控制变量法：控制所用物质的质量相等、初温相同，所用仪器相同。
（2）转换法：
①升高相同的温度时，通过比较加热时间的长短来判断物质的吸热能力。加热时间长的物质吸热能力强。
②加热时间相同时，通过比较温度变化的多少来判断物质的吸热能力。温度变化多的物质吸热能力弱。
某同学想比较水和煤油的吸热能力，做了如图甲所示的实验。他记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图乙所示。
（1）实验中应采用_________（选填“相同”或“不同”）的加热装置；水和煤油的_________、_________都应相同；两种液体吸收热量的多少可通过___________（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）来比较。
相同
质量
初温
加热时间
（2）分析图乙可知，要使水和煤油升高相同的温度，应给水加热更长的时间。这说明______的吸热能力强些。
（3）由图乙可知，水和煤油加热相同时间，升高的温度之比为_________；已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），则煤油的比热容是__________J/（kg·℃）。
水
1∶2
2.1×103
（4）【分析与反思】①本实验用到的科学方法是_________。
A.控制变量法　　B.比值定义法
C.类比法
A
②对实验进行反思后，将实验装置进行了改进并设计了如图丙所示的装置。与原装置相比，该装置的优点是：_________ _____________________________________（写出一条，合理即可）。
用水浴法
加热，水和煤油受热更均匀且不需要搅拌
（5）【拓展应用】图丁是该同学探究“海水和沙滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。根据图丁给出的信息可知，他观察的时间是_________（选填“中午”或“夜晚”）。初温为25℃、质量为1kg的水吸收2.1× 105J的热量后温度将升高到_________℃。〔c水＝4.2× 103J/（kg·℃）〕
夜晚
75

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