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(共52张PPT)
内能及其利用
分子动理论
常见的物质是由大量的分子、原子构成的
物质内的分子在不停地做热运动
分子之间存在引力和斥力（分子间存在间隙）
改变方式
做功
热量 热传递
内能
影响因素
比热容
定义
图像
应用
热量计算：Q=cm t
热值
定义
单位
计算：Q放=mq或Q放=Vq
热机效率
定义
影响因素
计算：η=
热机
内燃机
汽油机
柴油机
能量守恒定律
一种形式
吸、放热能力
可以类比机械能
完全燃烧
4个冲程的特点及能量转化
利用
热
考点一
分子动理论、内能和热量
分子 动理论 　①常见的物质是由大量的　　　　　　构成的;
　②构成物质的分子在不停地做　　　　运动;(扩散现象)
　③分子间同时存在相互作用的　　　　和　　　　。
　[注意]扩散现象还表明,分子间　　　　(选填“存在”或“不存在”)间隙。扩散现象的快慢与温度有关,温度越　　　　,扩散现象越明显
分子、原子
无规则
引力
斥力
存在
高
(续表)
内能 定义 　构成物质的所有分子,其热运动的　　　　与分子　　　　的总和叫物体的内能
改变方式 　热传递 　做功
实质 　能量的　　　　(包括辐射、对流和传导三种方式) 　能量的　　　
动能
势能
转移
转化
(续表)
内能 补充 说明 　①热传递的条件:物体间存在　　　　。 　②热传递的方向:能量从　　　　物体传递到　　　物体,或从同一物体的　　　部分传递到　　　　部分(自发的),直至温度相同。 　③规律:物体吸收热量,内能　　　　;物体放出热量,内能　　　　　 　做功的两种情况:一是外界对物体做功,物体的内能　　　,其他形式的能转化为　 　;二是物体对外界做功,物体的内能　　　　,
　　　　转化为其他形式的能
联系 　热传递和做功在改变物体的内能上是　　　　的
温度差
高温
低温
高温
低温
增加
减少
增加
内能
减少
内能
等效
(续表)
热量 　定义:在热传递过程中,传递内能的多少叫热量(Q),单位是焦耳(J);注意热量是过程量,只能说“吸收”或“放出”
1.【易错辨析】判断下列说法的正误。
(1)固体很难被压缩,表明固体分子间只存在斥力 (　　)
(2)破镜不能重圆,说明分子之间只有斥力没有引力(　　)
(3)我们不敢大口喝热气腾腾的汤,是因为汤中含有的热量较多 (　　)
(4)物体温度升高,内能一定增加 (　　)
(5)发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 (　　)
基础配练
×
×
×
√
×
2.(2024广西)关于分子动理论,谚语“有麝自来香,不必迎风扬”表明了分子在不停地做无规则的　　　　;寒冬,我们常搓手取暖,这是通过　　　　(选填“做功”或“热传递”)的方式增大内能的。
运动
做功
[解析]谚语“有麝自来香,不必迎风扬”,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动;我们常搓手取暖,克服摩擦做功,将机械能转化为内能,是通过做功的方式改变物体内能的。
3.江西真题组合 (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)(2024江西节选)某同学用餐时发现从热汤中取出的金属勺很烫手,这是通过　 　　的方式改变物体内能的。
扩散
热传递
物理量 比热容 热值
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,叫这种物质的比热容(c) 　某种燃料　　　　燃烧放出的热量与其质量(或体积)之比,叫这种燃料的热值(q)
单位 　焦每千克摄氏度[符号:　 ] 　焦每千克(符号:J/kg);焦每立方米(符号:J/m3)
考点二
比热容、热值
完全
J/(kg·℃)
(续表)
物理量 比热容 热值
理解 　比热容是描述物质吸、放热本领的物理量,只与物质的　　　　和　　　　有关,与物体的质量、体积、吸热、放热等无关 　热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的
有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等无关
公式 　Q=　　　　　(用Δt表示温度变化); 　变形公式:m=　　　,Δt=　　　　 　固体、液体燃料:Q放=
　　　;
　气体燃料:Q放=　　　
种类
状态
种类
cmΔt
qm
qV
水的比热容是　　　　　　　　　　;利用水的比热容大的实例:一是取暖,二是散热,三是调节气候。
注意
4.2×103 J/(kg·℃)
4.【易错辨析】判断下列说法的正误。
(1)1000 g水的比热容是500 g水的比热容的两倍(　　)
(2)物质的比热容只与物质的种类有关 (　　)
(3)同种物质,状态改变,比热容不变 (　　)
(4)冬天楼房中的暖气用水做介质,是因为水的比热容大 (　　)
(5)热值大的燃料,放出的热量一定多 (　　)
(6)烧水时,加大燃气灶的火力可以提高燃气的热值(　　)
(7)发射火箭用液态氢作燃料是因为氢的密度小 (　　)
基础配练
×
×
×
√
×
×
×
5.(2024广元)随着科技发展,人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg,这些氢燃料完全燃烧释放的热量为
　　　　　J,若这些热量完全被水吸收,可使　　 　　kg水的温度从20 ℃升高到100 ℃。
4.2×109
1.25×104
[解析]氢燃料完全燃烧释放的热量:
Q=mq=30 kg×1.4×108 J/kg=4.2× 109 J;
根据热量的计算公式可得水的质量:
m==1.25×104 kg。
热机 　定义:利用内能做功的机械。 　工作原理:燃料的化学能 内能 　　　　能
内燃机 汽油机 柴油机
相同点 　①一个工作循环有四个冲程:　　　冲程、　　　冲程、　　 冲程、　　　　冲程。1个工作循环中,曲轴和飞轮转动　　　　周,活塞往复运动　　　　次,对外做功　　　　次。 　②做功冲程中将　　　转化为　　　　;压缩冲程中将　　 　转化为　　　　。吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的　　　　来完成的,　　　 冲程是唯一对外做功的冲程
考点三
热机、热机效率
机械
吸气
压缩
做功
排气
2
2
1
内能
机械能
机械能
内能
惯性
做功
(续表)
不同点 　①汽缸顶部有　 ; 　②汽缸吸入的是汽油与空气的混合物; 　③汽油机是点燃式 　①汽缸顶部有　　 　;
　②汽缸吸入的是空气;
　③柴油机是压燃式
热机 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=　　　　。 　提高热机效率的方法:①使燃料充分燃烧;②保持良好润滑,减小机械摩擦;③减少各种热量损失等
火花塞
喷油嘴
有用功
能量
6.汽油机在压缩冲程中,进气门关闭,排气门　　　　(选填“关闭”或“打开”),此时是将　　 　能转化为　　 　能,使汽缸内汽油的温度　　　(选填“升高”或“降低”)。如图5-1所示是汽油机的　　　冲程,此冲程是将
　　　能转化为　　　　能。
基础配练
图5-1
关闭
机械
内
升高
做功
内
机械
突破
探究不同物质吸热的情况
【问题】
1.夏季,白天海滩上的沙子烫脚,但海水却非常凉爽,这表明不同物质的吸热本领不同,水和食用油谁的吸热能力强呢
【证据】
2.实验所选用的器材中测量工具有温度计、天
平、　　　　。实验装置如图5-2所示。
3.液体选择:实验中应选用　　　　相同的不同
液体进行实验。
停表
图5-2
质量
4.选用相同热源的目的: 　 。
5.转换法:
(1)通过观察相同加热时间内　　　　　　　　　来比较不同物质的吸热能力,温度变化慢的物质吸热能力强。
(2)通过比较升高相同温度所需要的　　　　　　来比较不同物质的吸热能力,加热时间长的物质吸热能力强。
6.控制变量法的应用:加热时间相同时,控制物质的　　　　相同,改变物质的种类。
保证相同加热时间内物质吸收的热量相同
温度变化的快慢
加热时间
质量
7.下表是某实验小组获得的实验数据:
加热时间/min 0 2 4 6 8 10
水的温度/℃ 5 10 15 20 25 30
食用油的温度/℃ 5 15 25 35 45 55
【解释】
8.分析表格数据可知,当质量相同的水和食用油升高相同温度时,　　　吸收的热量更多,由此可得　　　　的吸热本领更强。(均选填“水”或“食用油”)
9.分析表格数据可知,当相同质量的水和食用油加热时间相同时,水和食用油吸收的热量相同,　　　　升高的温度更多,　　　的吸热本领更强。(均选填“水”或“食用油”)
水
水
食用油
水
【交流】
10.本实验中水和食用油的初温可以不相同,这是因为该实验比较的是水和食用油的　　　　　　　　,所以只需记录它们的初温和末温即可。
11.比热容的应用:应选用比热容较　　　的物质作为冷却剂。
温度的变化量
大
例 如图5-3甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,林红同学用两个相同的容器(图中用虚线表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
【证据】
(1)实验前,按　　　　　　(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装器材,除了图中显示的实验器材,还要用到的
测量工具有天平和　　　　。
图5-3
(2)从实验效果考虑,本实验选择　　　　(选填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放液体的容器较好,实验中使用玻璃棒的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验中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。
图5-3
【解释】
(4)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,分析图像可知:质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,　　　液体吸收的热量较多;质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,　　　　升温较高。
【交流】
(5)冬天,小华想自制一个暖手袋,若只能从A或B中选一种液
体装入暖手袋作为供暖物质,则应选择　　　　液体。
图5-3
例 如图5-3甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,林红同学用两个相同的容器(图中用虚线表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
【证据】
(1)实验前,按　　　　　　(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装器材,除了图中显示的实验器材,还要用到的
测量工具有天平和　　　　。
图5-3
自下而上
停表
例 如图5-3甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,林红同学用两个相同的容器(图中用虚线表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
(2)从实验效果考虑,本实验选择　　　　(选填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放液体的容器较好,实验中使用玻璃棒的目的是
　　　。
(3)实验中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。
图5-3
易拉罐
搅拌使液体受热
均匀
加热
时间
例 如图5-3甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,林红同学用两个相同的容器(图中用虚线表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
【解释】
(4)根据实验数据绘制的温度与时间
的关系图像如图乙所示,分析图像可
知:质量相等的A和B两种液体,在升高
相同温度时,　　　液体吸收的热量较多;质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,　　　　升温较高。
图5-3
A
B
例 如图5-3甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,林红同学用两个相同的容器(图中用虚线表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
【交流】
(5)冬天,小华想自制一个暖手袋,若只
能从A或B中选一种液体装入暖手袋
作为供暖物质,则应选择　　　　液体。
图5-3
A
(6)实验方案的改进:
①用如图5-4所示装置进行实验的优点:
使用同一热源加热可以 　 。
②用规格相同的电加热器代替酒精灯,对不同物质进行加热的好处:

　(写出一点即可)。
· 考情预测
图5-4
确保相同时间内两种物质吸收的热量相同
电加热
器更容易控制相同时间内提供的热量相同(或内部加热热量损失少)
(7)[表格设计]为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明用两个相同的酒精灯分别给水和沙子加热,并设计了记录实验数据的表格,请你帮他将实验表格中A处的内容补充完整:　　　　　　　。
物质 A 升高5 ℃ 所需时间t/s 升高10 ℃ 所需时间t/s 升高15 ℃
所需时间t/s
水
沙子
质量m/kg
例 1 (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”经过烹饪后,加快了　　　的无规则运动。
例 2 (2019江西)当液体温度升高时,其分子　 　　　　　　加剧,以至于表层中有更多的分子脱离液体分子的束缚跑到空气中去。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。
考向一
分子动理论
扩散
分子
无规则(或热)运动
形状
例 3 关于如图5-5所示的四个演示实验现象,下列说法中不正确的是 (　　)
A.图甲:墨水在热水中扩散得快,说明温度
越高分子无规则运动越剧烈
B.图乙:悬挂一定重物后两个铅块没有被
拉开,是由于大气压作用的结果
C.图丙:用力推入活塞,活塞内的水很难被
压缩,说明分子间存在相互作用的斥力
D.图丁:水与酒精混合时,总体积比预计的
要小,说明分子之间有空隙
图5-5
B
[解析]墨水在热水中扩散得快,说明温度越高分子无规则运动越剧烈,故A正确;
两个铅块没有被重物拉开说明分子间存在相互作用的引力,不是大气压的作用,故B错误;
用力推入活塞,活塞内的水很难被压缩,说明分子间存在相互作用的斥力,故C正确;
水与酒精混合时,总体积比预计的要小,这是因为分子之间有空隙,水和酒精分子相互填补了对方的空隙,因而体积变小,故D正确。
例 4 (2021江西)2020年我国开启了航天新征程,“嫦娥五号”成功登月并顺利取回了1731 g月壤样品,样品的质量不会随它的形状、状态、温度和　　　　　　的改变而改变。如图5-6所示,返回舱穿越大气层时温度升高,这是通过　　　　的方式使其内能增加而导致的。
考向二
改变内能的两种方式
图5-6
空间位置
做功
例 5 (2018江西)如图5-7所示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,其②和③可分别描述为热传递中的　　　　和　　　　。
图5-7
对流
辐射
例 6 (2016江西)家庭取暖用的电油汀是一种电热器,电油汀工作时,其温度升高是通过电流　　　　的方式改变物体的内能;电油汀周围气温升高是通过　　　　的方式改变物体的内能。
做功
热传递
[解析] 电池汀工作时,消耗电能产生内能,即通过电流做功的方式改变物体的内能;电油汀周围气温升高是通过热传递的方式改变物体的内能。
例 7 科学推理 (2017江西)如图5-8所示,两个容积相同的保温杯,同时装满温度相同的热水,过了一会儿,甲杯的外壁比乙杯热,由此可判断　　　杯保温性能较好,杯壁变热是通过　　　　的方式改变了它的内能。
图5-8
乙
热传递
例 8 (2010江西)如图5-9所示,火柴头在火柴盒上轻轻划过就能擦燃,这是通过　　　　的方式改变了物体的　　　　能。
图5-9
做功
内
例 9 (2011南昌)生产生活中,我们常利用水的比热容大这一特征,下列实例中与这一特征无关的是 (　　)
A.福岛核电站受损后灌注海水降温
B.汽车发动机中用水循环冷却
C.晚间,在春播秧田里灌水保温
D.三峡水电站建水坝储水发电
考向三
比热容与热值的理解
D
例 10 (2023抚州二模)2020年6月我国用长征三号乙运载火箭(如图5-10所示),成功发射“北斗”系统最后一颗全球组网卫星,火箭发射时,在发射台下有一个大水池,让高温火焰喷到水中,用水来降温是利用水具有较大的　　 　这一性质。火箭用液态氢作燃料,是因为液态氢的　　　 大。
图5-10
比热容
热值
例 11 (2019江西)如图5-11所示是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程,下图中与做功冲程最相似的是(　　)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
考向四
热机及能量的转化
图5-11
C
例 12 (2017江西)在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞运动做功,则下列说法中正确的是 (　　)
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
例 13 (2024齐齐哈尔)(多项选择)关于单缸四冲程汽油机,下列说法正确的是(　　)
A.加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦
B.通过改进可以使汽油机的效率达到100%
C.除做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D.若飞轮的转动速度为1200 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功40次
AC
[解析]加润滑油可以减小摩擦,A正确;由于存在能量损失,汽油机的效率不可能达到100%,B错误;除做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的,C正确;若飞轮的转动速度为1200 r/min,则该汽油机每秒钟飞轮转20圈,完成10个工作循环,对外做功10次,D错误。
例 14 传统文化 (2014江西)《舌尖上的中国第二季》聚焦于普通人的家常菜,让海内外观众领略了中华饮食之美。如图5-12所示是通过煎、炒、蒸、拌烹调的四种美食,下列对其中所包含
的物理知识的认识正确的是(　　)
A.煎:煎锅一般用铁制造,主要是利用了铁的
比热容大
B.炒:主要是通过做功的方式使藜蒿和腊肉
的内能增加
考向五
热学综合
图5-12
C.蒸:是通过热传递和高温水蒸气液化放热,使榆钱饭蒸熟
D.拌:香葱和豆腐要拌着才能入味,说明分子没有做无规则运动
图5-12
[答案] C
例 15 (2014抚州)(多项选择)下列关于热现象的说法,正确的是 (　　)
A.物体的温度越高,分子热运动越剧烈
B.同一物体温度越高,具有的内能越多
C.物体吸收的热量越多,其比热容越大
D.燃料燃烧越充分,其热值越大
AB
[解析] 物体吸收的热量越多,其比热容不一定越大,因为吸收热量的多少还与质量和温度的变化量有关,故C错误;燃料的热值与燃料的种类有关,与其他因素无关,故D错误。
例 16 跨学科实践 (2022江西)如图5-13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5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气(设天然气完全燃烧),该燃气灶烧水的热效率为70%。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0× 107 J/m3]
(1)0.06 m3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。
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
考向六
热量的相关计算
图5-13
例 16 跨学科实践 (2022江西)如图5-13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5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气(设天然气完全燃烧),该燃气灶烧水的热效率为70%。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×
107 J/m3]
(1)0.06 m3的天然气完全燃烧所放出的热量。
图5-13
解:(1)0.06 m3的天然气完全燃烧所放出的热量:
Q放=V天然气q天然气=0.06 m3×4.0×107 J/m3=2.4×106 J。
例 16 跨学科实践 (2022江西)如图5-13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5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气(设天然气完全燃烧),该燃气灶烧水的热效率为70%。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×
107 J/m3]
(2)以上过程中,水吸收的热量。
图5-13
(2)燃气灶烧水的热效率为70%,则水吸收的热量:
Q吸=ηQ放=70%×2.4×106 J=1.68×106 J。
例 16 跨学科实践 (2022江西)如图5-13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5 kg,水的初温为22 ℃,当水刚好烧开时,共消耗了0.06 m3的天然气(设天然气完全燃烧),该燃气灶烧水的热效率为70%。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×
107 J/m3]
(3)密闭的锅内水烧开时的温度。
图5-13
(3)水烧开时,水温度的变化量:
Δt==80 ℃,
所以密闭的锅内水烧开时的温度:
t=t0+Δt=22 ℃+80 ℃=102 ℃。
例 17 (2024九江永修模拟)跨学科实践 如图5-14所示,我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙号”在低空进行投水表演。若航行20 min,灭火机消耗航空燃油900 kg,发动机的平均功率为1.5×107 W,航空燃油的热值为4×107 J/kg。求:
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
(2)发动机的效率。
图5-14
解:(1)航空燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=m燃油q=900 kg×4×107 J/kg=3.6×1010 J。
例 17 (2024九江永修模拟)跨学科实践 如图5-14所示,我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙号”在低空进行投水表演。若航行20 min,灭火机消耗航空燃油900 kg,发动机的平均功率为1.5×107 W,航空燃油的热值为4×107 J/kg。求:
(2)发动机的效率。
图5-14
(2)根据P=得,灭火机发动机做的功:
W=Pt=1.5×107 W×20×60 s=1.8×1010 J,
发动机的效率:
η=×100%=×100%=50%。

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