资源简介

第十二讲　内能　内能的利用
版本导航
人教：九年级第十三、十四章P1～38　北师：九年级第十章P9～32
分子热运动
1.物质的构成
（1）物质的构成：常见的物质是由极其微小的粒子——　分子　、　原子　等构成的。分子很小，人们通常以10－10m为单位来量度分子。
（2）原子的结构：如图所示，原子由　原子核　和　电子　组成，原子核由　质　子和　中　子组成。原子核带正电，周围带负电的电子绕其运动。
（3）微观粒子的尺度大小排序：分子＞原子＞原子核＞质子（中子）＞夸克（电子）。
（4）宇宙天体的尺度大小排序：宇宙＞银河系＞太阳系＞太阳＞地球＞月球。
2.分子热运动
（1）热运动
①定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
②影响因素：温度越　高　，分子的无规则运动越剧烈。
（2）扩散
①定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
②扩散现象说明：a.一切物质的分子都在　不停地做无规则的运动　；b.分子间有　间隙　。
③影响因素：扩散现象与温度有关，　温度　越高，扩散得越快。
④举例：“酒香不怕巷子深”“槐花飘香”等。
3.分子动理论
（1）常见的物质是由大量分子构成的。
（2）物质内的分子在不停地做热运动。
（3）分子之间存在引力和斥力。
注意：分子间的引力和斥力是同时存在的。
　　如图所示，在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板后，可以看到：　两个瓶子内的气体逐渐混合，颜色变得均匀　，这属于　扩散　现象。
拓展：二氧化氮密度大，应放在　下面　。
　　如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物。该现象主要说明了（　B　）
A.分子间有空隙
B.分子间存在吸引力
C.分子间存在排斥力
D.分子处在永不停息的无规则运动中
练1　下列现象用分子动理论的观点解释，其中正确的是（　C　）
A.落叶飞舞是一种扩散现象
B.铁块很难被压缩表明分子间没有间隙
C.鲜花香气四溢说明了分子在不停地做无规则运动
D.水和酒精混合后总体积减少表明分子间有引力
内能
1.内能
（1）定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。
（2）影响因素
①温度：同一物体，温度升高，内能　增加　；温度降低，内能　减少　。
②质量：在温度、状态相同的情况下，同种物体的质量越大，内能越　大　。
③物体的内能与其材料和状态也有关。
（3）特点：一切物体在任何时候都有内能，如0℃的冰具有内能。
（4）改变物体内能的方式
热传递 做功
实质 能量的　转移　 能量的　转化　
生活 实例 烧水做饭、哈气取暖、晒太阳 钻木取火、搓手取暖
说明 a.条件：存在温度差 b.规律：高温物体放出热量，内能　减少　；低温物体吸收热量，内能　增加　 外界对物体做功，物体的内能　增加　；物体对外做功，物体的内能　减少　
联系 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
2.热量
（1）定义：在热传递过程中，传递热的多少叫作热量。用符号Q表示。
（2）单位：焦耳，符号：　J　。
　　如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是　脱脂棉燃烧起来　。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能　增大　，温度升高。
　　如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开。在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞　做功　，水蒸气的一部分　内能　转化为软木塞的　机械　能。
练2　下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是　DEF　，用做功的方式来改变物体内能的是　ABCG　。（均填字母）
A.钻木取火 B.搓手取暖
C.擦燃火柴 D.围炉烤火
E.起火烧水 F.一杯热水慢慢变凉
G.人从滑梯滑下臀部发热
练3　如图所示，烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现白雾。下列描述错误的是（　C　）
A.在瓶塞跳出的过程中，瓶内气体膨胀对外界做功
B.在瓶塞跳出的过程中，瓶内气体的温度降低
C.当瓶塞跳出前，瓶内气体的内能减小
D.当瓶塞跳出前，瓶内的气体密度增大
比热容
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，叫作这种物质的比热容，用符号c表示。
（2）单位：焦每千克摄氏度，符号：J/（kg·℃）。
2.水的比热容较　大　，c水＝　4.2×103J/（kg·℃）　。在同样吸、放热条件下，水的温度变化较小。
3.物质吸、放热的计算
（1）吸热公式：　Q吸＝cm（t－t0）　。
（2）放热公式：　Q放＝cm（t0－t）　。
练4　傍晚时游客们在三亚美丽的海滩漫步，一边欣赏美丽的晚霞一边嬉水，有时人们会感觉到沙滩的沙子是凉的，海水是暖的，这是因为海水和沙子相比，海水有比较大的（　C　）
A.热量　 B.内能　 C.比热容　 D.密度
练5　已知一个质量为2g的烧红的铁钉，温度为600℃，若它的温度降低到100℃，释放的热量为　460　J；若这些热量全部用于加热100g常温的水，则水温将升高约　1.1　℃（结果保留一位小数）。[已知铁的比热容为0.46×103J/（kg·℃），水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
热机
1.热机
（1）定义：利用　内能　做功的机械。
（2）工作原理：化学能内能机械能
（3）应用：蒸汽机、内燃机、喷气发动机等。
2.内燃机
（1）定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
（2）汽油机的工作过程
①汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、　压缩　冲程、　做功　冲程、排气冲程。
②在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动　2　周，对外做功　1　次。
③在四个冲程中，只有　做功　冲程是燃气对外做功，将　 内　能转化为　机械　能；其他三个冲程是辅助冲程，要靠　惯性　来完成。压缩冲程是将　机械　能转化为　 内　能。
（3）柴油机与汽油机的区别
柴油机 汽油机
构造 喷油嘴 火花塞
吸入气体 空气 汽油和空气的混合物
点火方式 压燃式 点火式
使用范围 载重汽车、火车等 小汽车等
练6　如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图　乙　是将机械能转化为内能的冲程，图　丙　不是靠惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，曲轴的转速为1 800r/min，这台汽油机每分钟完成　3 600　个冲程，对外做了　900　次功。
热机的效率
1.热值
（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用　q　来表示。
（2）单位：　焦/千克（J/kg）　。
（3）公式：Q＝mq或Q＝qV（m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量）。
2.热机的效率
（1）定义：热机用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。
（2）公式：η＝　×100％　。
（3）提高效率的途径
①使燃料充分燃烧。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机器零件间保持良好的润滑，减小摩擦。
练7　下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（　D　）
A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
C.热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
D.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
能量的转化与守恒
1.能量的转化和转移
（1）转化：能量由一种形式转变为另一种形式。如电灯发光是将电能转化为光能和内能。
（2）转移：能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体上。如：①热传递；②碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上。
2.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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　保持不变　。
练8　如图是人们设想中的永动机，它通过高处水流冲击叶片，把　重力势能　转化为动能，使叶片转动来带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机不能够永远工作下去，因为它违背了　能量守恒定律　，抽水机在工作过程中，机械能的总量　减少　（选填“增多”“减少”或“不变”）。
练9　自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的。给手机充电是将电能转化为　化学　能；电动机带动抽水机把水送到高处，是将电能转化为　机械　能；汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的　内　能。这些能量无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有　方向性　。
　　　　
比较不同物质吸热的情况
例　小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
基础设问
（1）器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及　秒表　（填测量工具）、托盘天平（含砝码）、水和食用油。
（2）选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较　加热时间　来比较物质吸收热量的多少。
（3）实验中选取初温相同、　质量　相同的水和食用油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较　升高的温度　来比较不同物质吸热能力的强弱。
（4）如图2所示，小姜正确使用温度计测量液体的温度，按照图中　B　（选填“A”“B”或“C”）方法读数是正确的；实验中某时刻温度计示数如图3为　66　℃。
（5）部分实验数据如表所示，发现对水和食用油加热相同的时间后，水升高的温度　低于　（选填“高于”“等于”或“低于”）食用油升高的温度；实验表明　水　（选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强。
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时 间/min
水 60 20 45 6
食用油 60 20 70 6
拓展设问
（6）实验中用电加热器代替传统的酒精灯加热，这样做的好处是　电加热器热损失少，效率高　（写出一种即可）。
（7）如图是探究不同物质吸热升温现象的实验装置图。将质量和初温都相同的a、b两种液体，分别装入鸳鸯锅左右两侧锅体中（中间隔挡加装了隔热层），用电磁炉加热。该装置可以较好地控制a、b两种液体在相同加热时间内　吸收热量　相同。加热时，若a液体升温较快，则表明　b　（选填“a”或“b”）液体吸热本领较强，比热容较大。
（8）该实验采用了控制变量法和转换法，下列探究过程中也采用了这两种方法的是　A　。（填序号）
A.探究影响压力作用效果的因素
B.探究平面镜成像的特点
C.探究通电螺线管的磁场是什么样的
（9）人们培育秧苗时，常常在傍晚往农田中灌水，白天再将水放出。这是因为水的　比热容大　，在夜间温度下降时水　放出　（选填“放出”或“吸收”）的热量较多，从而达到防冻的目的。
　　　　
热量、热效率的相关计算
例1　（2025江西）用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为V的燃气（燃气的热值为q），水吸收的热量为Q，则此燃烧过程中燃气放出的热量为　qV　，该燃气灶的热效率为　　×100％。（用题中字母表示）
例2　某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3 000转，则每秒对外做功　25　次。每次对外做功115J，该汽油机的效率为25％，连续工作1h需消耗汽油　0.9　kg。（q汽油＝4.6×107J/kg）
例3　一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380N。则该过程中汽车行驶的速度是　30　m/s，牵引力的功率是　4.14×104　W，汽车发动机的效率是　32.4％　。（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）
例4　（2025德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是　6.72×105　J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10－2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为　3×107　J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]
例5　易错题标准大气压下，质量为2kg，温度为75℃的水，吸收了2.52×105J的热量，其温度升高了　25　℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
（1）明确燃料的热值、质量、是否完全燃烧，根据公式Q放＝qm进行计算。
（2）明确比热容、质量、温度变化量，根据公式Q＝cmΔt进行计算。
（3）完全吸收Q吸＝Q放；不完全吸收Q吸＝ηQ放。
　　　　
温度、热量、内能之间的关系
知识点拨：1.一切物体都有内能，物体内能的大小与其质量和温度有关，温度升高，内能一定增加。2.改变内能的方式有做功和热传递。3.物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，温度不变。
例6　（2025齐齐哈尔）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　C　）
A.温度为0℃以下的物体不具有内能
B.温度高的物体，含有的热量一定多
C.物体的内能增加，可能是吸收了热量
D.温度总是从高温物体传向低温物体
例7　关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　C　）
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量，温度一定升高
C.气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D.热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
例8　以下关于同一物体的内能、热量、温度的说法正确的是（　C　）
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
物质的构成及空间尺度
1.（2024武威二模）关于分子及分子热运动，下列说法中正确的是（　A　）
A.一个分子的直径约为10－10m
B.草叶上一颗小露珠约含有10个水分子
C.扫地时，尘土飞扬，是分子在不停运动的结果
D.炊烟袅袅升起，说明分子在不停地做无规则运动
2.（2023陇南三模）关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（　D　）
A.尘土漫天飞扬，说明分子在不停地做无规则运动
B.宇宙是一个有层次的天体结构，太阳是宇宙的中心
C.固体、液体很难被压缩，说明固体、液体分子间没有间隙
D.原子呈电中性是因为原子核所带的正电荷数和核外电子所带的负电荷数相等
分子动理论
3.（2023临夏模拟）“花儿临夏·在河之州”已成为临夏州的文化旅游品牌。小林和爸妈一同感受临夏州牡丹盛开的美景时，看到蜜蜂能循着花香四处采蜜，这表明（　A　）
A.分子是运动的 B.分子间有斥力
C.分子间有引力 D.分子间有间隙
4.（2025省卷）炎热的夏天洗完澡后，附近的人能闻到沐浴露的香味，这是由于分子在不停息地做　无规则运动　。
5.（2025张掖三模）制作甘肃传统小吃“油饼子卷糕”时，糯米甜香和面饼麦香快速扩散到空气中，说明温度越高，分子无规则运动越　剧烈　；但要控制好火候，否则油温过高会导致外焦里生，这是因为油的沸点较高，使表面水分迅速　汽化　（填物态变化名称）。
6.（2023省卷）学校给同学们布置了做“拿手家常菜”的家庭劳动作业，李明同学用夸张的表情介绍了闻到的鱼丸香味，能闻到香味是因为分子在不停息地　做无规则运动　。
7.（2023兰州）打开中药包会闻到淡淡的药香味，这是　扩散　现象。慢火熬制，等药汤沸腾后，药香味更加浓郁，这说明温度越高，分子的运动越　剧烈　（选填“剧烈”或“缓慢”）。捆扎药包的细绳很难被拉断，是因为分子间存在　引力　（选填“引力”或“斥力”）。
改变内能的方式
8.（2025省卷）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体　做功　（选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机　压缩　冲程的能量转化相同。
9.（2024省卷）今年，我省天水的麻辣烫火遍全国。在锅里煮食材是通过　热传递　的方式增大食材的内能，麻辣烫香气四溢，这是　扩散　现象。
比热容和热值的理解
10.（2025武威二模）以下过程不发生物态变化。初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同的热量，已知甲的比热容大于乙的比热容，以下说法中正确的是（　D　）
A.甲的温度升高更多
B.乙的温度升高更多
C.甲和乙升高的温度一定不同
D.甲和乙升高的温度可能相同
11.（2025武威一模）2025年2月11日，我国使用长征八号甲运载火箭，成功将卫星互联网低轨02组卫星发射升空。火箭使用一种叫偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　D　）
A.密度 B.比热容
C.热量 D.热值
12.（2024兰州）小怡在老师的指导下用相同热源对初温和质量都相等的不同液体A、B同时加热，“探究物体吸收热量的多少与哪些因素有关”，根据实验数据绘制出温度随时间变化的关系图像如图所示。
（1）由图可知，　B　（选填“A”或“B”）液体的吸热能力更强。
（2）本实验中，小怡是用　加热时间的长短　（选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来表示液体吸收热量的多少。
热机
13.（2025武威二模）如图是单缸四冲程汽油机的　做功　冲程，如果该汽油机的曲轴转速为1 800r/min，则该汽油机每秒对外做功　15　次；已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为　4.6×106　J。
14.（2022省卷）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间后，塞子被试管内的水蒸气推出，这是通过　做功　（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　乙　（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程的原理是一致的。
15.（2022兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中的燃气对外做功，其他冲程是靠曲轴的　惯性　来完成的；若曲轴的转速为1 200r/min，则该汽油机每秒钟做功　10　次。
能量转化
16.（2025省卷）油电混合动力汽车在减速制动时，可以将电动机作为发电机使用，从而将汽车的一部分机械能转化为　电能　（选填“电能”或“内能”）储存起来，这种能量转化能够　降低　（选填“提高”或“降低”）汽车在频繁制动过程中的能量损耗。
17.（2025天水一模）神舟十九号载人飞船于2024年10月30日4时27分在酒泉卫星发射中心成功发射，搭载长征二号F遥十九运载火箭升空。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的　机械　能，火箭使用氢燃料是因为氢燃料的　热值　高。
18.（2024省卷）国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将　机械　能转化为电能，再将电能转化为　化学　能储存在蓄电池里。
19.（2023省卷）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定　方向性　的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量　保持不变　（选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。
热学综合题
20.（2025武威二模）下列说法正确的是（　A　）
A.炖肉时，满屋飘香，这是扩散现象
B.沸腾的水热得发烫，是因为水含有的热量多
C.蒸馒头时，通过做功的方式使馒头的内能增加
D.炸丸子用食用油而不用水，主要是因为食用油的比热容较小
21.（2025陇南一模）北京时间2025年1月17日12时7分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将巴基斯坦PRSC－EO1卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图所示，火箭在发射升空时，下列有关说法错误的是（　C　）
A.火箭理想的液态燃料是液态氢，是因为它具有较大的热值
B.燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能
C.火箭发射过程中燃烧的液态氢越多，火箭发动机效率越高
D.火箭加速升空的过程中，火箭与空气摩擦，火箭外壳内能增大
22.（2025临夏一模）第九届亚冬会在哈尔滨落下帷幕，本届亚冬会处处蕴含着“绿色”环保理念，其中350辆新能源甲醇汽车作为官方服务车辆投入使用，甲醇是全球公认的新型清洁可再生能源，下列关于甲醇燃料能源汽车说法正确的是（　D　）
A.甲醇燃料汽车内燃机的压缩冲程，主要通过热传递的方式增大气缸内物质的内能
B.汽车行驶过程中，燃料箱内甲醇减少，甲醇的热值也减小
C.甲醇燃料汽车实现了“零排放”，其效率达到了100％
D.甲醇燃料属于新能源，燃烧时产生的内能可以转化为汽车的机械能
23.（2024兰州）如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸气把软木塞顶跑。下列说法正确的是（　B　）
A.用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B.蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C.蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
24.（2023省卷）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　D　）
A.气体的内能转化为活塞的机械能
B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变
D.活塞对筒内气体做了功
热量、热效率的相关计算
25.（2025武威一模）用加热设备给一间容纳60人的教室加热，空气温度升高4℃的过程中吸收的热量约为[空气的比热容为1×103J/（kg·℃），空气的密度为1.29kg/m3，不考虑室内空气向外散失的热量]（　D　）
A.1×103J B.1×104J
C.1×105J D.1×106J
26.（2024兰州）小亮用电热水壶将质量为1.5kg、初温为20℃的水加热到80℃，在只有电热水壶工作的情况下，他观察到家中标有“1 200imp/（kW·h）”的电能表的指示灯在240s内闪烁了144次，已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）水吸收的热量。
（2）电热水壶的实际功率。
解：（1）水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg×（80℃－20℃）＝3.78×105J
（2）电热水壶消耗的电能W＝＝0.12kW·h＝4.32×105J
电热水壶的实际功率P＝＝＝1 800W
（3）电热水壶的工作效率。
解：电热水器的工作效率η＝×100％＝×100％＝87.5％
27.（2023金昌）小强想要计算家里天然气灶烧水的热效率，他将2kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100℃时，测出消耗天然气0.048m3（假设天然气完全燃烧），若水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃），天然气热值为q＝4.0×107J/m3。求：
（1）将这些水烧开，需吸收多少热量。
（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量。
（3）该天然气灶的效率。
解：（1）水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃－20℃）＝6.72×105J
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放＝qV＝4.0×107J/m3×0.048m3＝1.92×106J
（3）天然气灶的效率η＝×100％＝×100％＝35％第十二讲　内能　内能的利用
版本导航
人教：九年级第十三、十四章P1～38　北师：九年级第十章P9～32
分子热运动
1.物质的构成
（1）物质的构成：常见的物质是由极其微小的粒子—— 、 等构成的。分子很小，人们通常以10－10m为单位来量度分子。
（2）原子的结构：如图所示，原子由 和 组成，原子核由 子和 子组成。原子核带正电，周围带负电的电子绕其运动。
（3）微观粒子的尺度大小排序：分子＞原子＞原子核＞质子（中子）＞夸克（电子）。
（4）宇宙天体的尺度大小排序：宇宙＞银河系＞太阳系＞太阳＞地球＞月球。
2.分子热运动
（1）热运动
①定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
②影响因素：温度越 ，分子的无规则运动越剧烈。
（2）扩散
①定义：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
②扩散现象说明：a.一切物质的分子都在 ；b.分子间有 。
③影响因素：扩散现象与温度有关， 越高，扩散得越快。
④举例：“酒香不怕巷子深”“槐花飘香”等。
3.分子动理论
（1）常见的物质是由大量分子构成的。
（2）物质内的分子在不停地做热运动。
（3）分子之间存在引力和斥力。
注意：分子间的引力和斥力是同时存在的。
　　如图所示，在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面，倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，之间用一块玻璃板隔开。抽掉玻璃板后，可以看到： ，这属于 现象。
拓展：二氧化氮密度大，应放在 。
　　如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物。该现象主要说明了（　 　）
A.分子间有空隙
B.分子间存在吸引力
C.分子间存在排斥力
D.分子处在永不停息的无规则运动中
练1　下列现象用分子动理论的观点解释，其中正确的是（　 　）
A.落叶飞舞是一种扩散现象
B.铁块很难被压缩表明分子间没有间隙
C.鲜花香气四溢说明了分子在不停地做无规则运动
D.水和酒精混合后总体积减少表明分子间有引力
内能
1.内能
（1）定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。
（2）影响因素
①温度：同一物体，温度升高，内能 ；温度降低，内能 。
②质量：在温度、状态相同的情况下，同种物体的质量越大，内能越 。
③物体的内能与其材料和状态也有关。
（3）特点：一切物体在任何时候都有内能，如0℃的冰具有内能。
（4）改变物体内能的方式
热传递 做功
实质 能量的 能量的
生活 实例 烧水做饭、哈气取暖、晒太阳 钻木取火、搓手取暖
说明 a.条件：存在温度差 b.规律：高温物体放出热量，内能 ；低温物体吸收热量，内能 外界对物体做功，物体的内能 ；物体对外做功，物体的内能
联系 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的
2.热量
（1）定义：在热传递过程中，传递热的多少叫作热量。用符号Q表示。
（2）单位：焦耳，符号： 。
　　如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是 。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能 ，温度升高。
　　如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开。在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞 ，水蒸气的一部分 转化为软木塞的 能。
练2　下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是　 　，用做功的方式来改变物体内能的是　 　。（均填字母）
A.钻木取火 B.搓手取暖
C.擦燃火柴 D.围炉烤火
E.起火烧水 F.一杯热水慢慢变凉
G.人从滑梯滑下臀部发热
练3　如图所示，烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现白雾。下列描述错误的是（　 　）
A.在瓶塞跳出的过程中，瓶内气体膨胀对外界做功
B.在瓶塞跳出的过程中，瓶内气体的温度降低
C.当瓶塞跳出前，瓶内气体的内能减小
D.当瓶塞跳出前，瓶内的气体密度增大
比热容
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，叫作这种物质的比热容，用符号c表示。
（2）单位：焦每千克摄氏度，符号：J/（kg·℃）。
2.水的比热容较 ，c水＝ 。在同样吸、放热条件下，水的温度变化较小。
3.物质吸、放热的计算
（1）吸热公式： 。
（2）放热公式： 。
练4　傍晚时游客们在三亚美丽的海滩漫步，一边欣赏美丽的晚霞一边嬉水，有时人们会感觉到沙滩的沙子是凉的，海水是暖的，这是因为海水和沙子相比，海水有比较大的（　 　）
A.热量　 B.内能　 C.比热容　 D.密度
练5　已知一个质量为2g的烧红的铁钉，温度为600℃，若它的温度降低到100℃，释放的热量为 J；若这些热量全部用于加热100g常温的水，则水温将升高约 ℃（结果保留一位小数）。[已知铁的比热容为0.46×103J/（kg·℃），水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
热机
1.热机
（1）定义：利用 做功的机械。
（2）工作原理：化学能内能机械能
（3）应用：蒸汽机、内燃机、喷气发动机等。
2.内燃机
（1）定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
（2）汽油机的工作过程
①汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、 冲程、 冲程、排气冲程。
②在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动 周，对外做功 次。
③在四个冲程中，只有 冲程是燃气对外做功，将 能转化为 能；其他三个冲程是辅助冲程，要靠 来完成。压缩冲程是将 能转化为 能。
（3）柴油机与汽油机的区别
柴油机 汽油机
构造 喷油嘴 火花塞
吸入气体 空气 汽油和空气的混合物
点火方式 压燃式 点火式
使用范围 载重汽车、火车等 小汽车等
练6　如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 是将机械能转化为内能的冲程，图 不是靠惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，曲轴的转速为1 800r/min，这台汽油机每分钟完成 个冲程，对外做了 次功。
热机的效率
1.热值
（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用 来表示。
（2）单位： 。
（3）公式：Q＝mq或Q＝qV（m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量）。
2.热机的效率
（1）定义：热机用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作热机的效率。
（2）公式：η＝　 　。
（3）提高效率的途径
①使燃料充分燃烧。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机器零件间保持良好的润滑，减小摩擦。
练7　下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（　 　）
A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
C.热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
D.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
能量的转化与守恒
1.能量的转化和转移
（1）转化：能量由一种形式转变为另一种形式。如电灯发光是将电能转化为光能和内能。
（2）转移：能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体上。如：①热传递；②碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上。
2.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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 。
练8　如图是人们设想中的永动机，它通过高处水流冲击叶片，把 转化为动能，使叶片转动来带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作，这种永动机不能够永远工作下去，因为它违背了 ，抽水机在工作过程中，机械能的总量 （选填“增多”“减少”或“不变”）。
练9　自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的。给手机充电是将电能转化为 能；电动机带动抽水机把水送到高处，是将电能转化为 能；汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的 能。这些能量无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有 。
　　　　
比较不同物质吸热的情况
例　小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
基础设问
（1）器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及 （填测量工具）、托盘天平（含砝码）、水和食用油。
（2）选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较 来比较物质吸收热量的多少。
（3）实验中选取初温相同、 相同的水和食用油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较 来比较不同物质吸热能力的强弱。
（4）如图2所示，小姜正确使用温度计测量液体的温度，按照图中 （选填“A”“B”或“C”）方法读数是正确的；实验中某时刻温度计示数如图3为 ℃。
（5）部分实验数据如表所示，发现对水和食用油加热相同的时间后，水升高的温度 （选填“高于”“等于”或“低于”）食用油升高的温度；实验表明 （选填“水”或“食用油”）的吸热能力更强。
物质 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时 间/min
水 60 20 45 6
食用油 60 20 70 6
拓展设问
（6）实验中用电加热器代替传统的酒精灯加热，这样做的好处是 （写出一种即可）。
（7）如图是探究不同物质吸热升温现象的实验装置图。将质量和初温都相同的a、b两种液体，分别装入鸳鸯锅左右两侧锅体中（中间隔挡加装了隔热层），用电磁炉加热。该装置可以较好地控制a、b两种液体在相同加热时间内 相同。加热时，若a液体升温较快，则表明 （选填“a”或“b”）液体吸热本领较强，比热容较大。
（8）该实验采用了控制变量法和转换法，下列探究过程中也采用了这两种方法的是 。（填序号）
A.探究影响压力作用效果的因素
B.探究平面镜成像的特点
C.探究通电螺线管的磁场是什么样的
（9）人们培育秧苗时，常常在傍晚往农田中灌水，白天再将水放出。这是因为水的 ，在夜间温度下降时水 （选填“放出”或“吸收”）的热量较多，从而达到防冻的目的。
　　　　
热量、热效率的相关计算
例1　（2025江西）用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为V的燃气（燃气的热值为q），水吸收的热量为Q，则此燃烧过程中燃气放出的热量为　 　，该燃气灶的热效率为　 　×100％。（用题中字母表示）
例2　某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3 000转，则每秒对外做功　 　次。每次对外做功115J，该汽油机的效率为25％，连续工作1h需消耗汽油　 　kg。（q汽油＝4.6×107J/kg）
例3　一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380N。则该过程中汽车行驶的速度是　 　m/s，牵引力的功率是 W，汽车发动机的效率是　 　。（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）
例4　（2025德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10－2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]
例5　易错题标准大气压下，质量为2kg，温度为75℃的水，吸收了2.52×105J的热量，其温度升高了　 　℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
（1）明确燃料的热值、质量、是否完全燃烧，根据公式Q放＝qm进行计算。
（2）明确比热容、质量、温度变化量，根据公式Q＝cmΔt进行计算。
（3）完全吸收Q吸＝Q放；不完全吸收Q吸＝ηQ放。
　　　　
温度、热量、内能之间的关系
知识点拨：1.一切物体都有内能，物体内能的大小与其质量和温度有关，温度升高，内能一定增加。2.改变内能的方式有做功和热传递。3.物体吸收热量，温度不一定升高，如晶体熔化时，吸收热量，温度不变。
例6　（2025齐齐哈尔）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　 　）
A.温度为0℃以下的物体不具有内能
B.温度高的物体，含有的热量一定多
C.物体的内能增加，可能是吸收了热量
D.温度总是从高温物体传向低温物体
例7　关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　 　）
A.温度高的物体含有的热量多
B.物体吸收热量，温度一定升高
C.气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D.热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
例8　以下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
物质的构成及空间尺度
1.（2024武威二模）关于分子及分子热运动，下列说法中正确的是（　 　）
A.一个分子的直径约为10－10m
B.草叶上一颗小露珠约含有10个水分子
C.扫地时，尘土飞扬，是分子在不停运动的结果
D.炊烟袅袅升起，说明分子在不停地做无规则运动
2.（2023陇南三模）关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（　 　）
A.尘土漫天飞扬，说明分子在不停地做无规则运动
B.宇宙是一个有层次的天体结构，太阳是宇宙的中心
C.固体、液体很难被压缩，说明固体、液体分子间没有间隙
D.原子呈电中性是因为原子核所带的正电荷数和核外电子所带的负电荷数相等
分子动理论
3.（2023临夏模拟）“花儿临夏·在河之州”已成为临夏州的文化旅游品牌。小林和爸妈一同感受临夏州牡丹盛开的美景时，看到蜜蜂能循着花香四处采蜜，这表明（　 　）
A.分子是运动的 B.分子间有斥力
C.分子间有引力 D.分子间有间隙
4.（2025省卷）炎热的夏天洗完澡后，附近的人能闻到沐浴露的香味，这是由于分子在不停息地做 。
5.（2025张掖三模）制作甘肃传统小吃“油饼子卷糕”时，糯米甜香和面饼麦香快速扩散到空气中，说明温度越高，分子无规则运动越 ；但要控制好火候，否则油温过高会导致外焦里生，这是因为油的沸点较高，使表面水分迅速 （填物态变化名称）。
6.（2023省卷）学校给同学们布置了做“拿手家常菜”的家庭劳动作业，李明同学用夸张的表情介绍了闻到的鱼丸香味，能闻到香味是因为分子在不停息地 。
7.（2023兰州）打开中药包会闻到淡淡的药香味，这是 现象。慢火熬制，等药汤沸腾后，药香味更加浓郁，这说明温度越高，分子的运动越 （选填“剧烈”或“缓慢”）。捆扎药包的细绳很难被拉断，是因为分子间存在 （选填“引力”或“斥力”）。
改变内能的方式
8.（2025省卷）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。
9.（2024省卷）今年，我省天水的麻辣烫火遍全国。在锅里煮食材是通过 的方式增大食材的内能，麻辣烫香气四溢，这是 现象。
比热容和热值的理解
10.（2025武威二模）以下过程不发生物态变化。初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同的热量，已知甲的比热容大于乙的比热容，以下说法中正确的是（　 　）
A.甲的温度升高更多
B.乙的温度升高更多
C.甲和乙升高的温度一定不同
D.甲和乙升高的温度可能相同
11.（2025武威一模）2025年2月11日，我国使用长征八号甲运载火箭，成功将卫星互联网低轨02组卫星发射升空。火箭使用一种叫偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　 　）
A.密度 B.比热容
C.热量 D.热值
12.（2024兰州）小怡在老师的指导下用相同热源对初温和质量都相等的不同液体A、B同时加热，“探究物体吸收热量的多少与哪些因素有关”，根据实验数据绘制出温度随时间变化的关系图像如图所示。
（1）由图可知， （选填“A”或“B”）液体的吸热能力更强。
（2）本实验中，小怡是用 （选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”）来表示液体吸收热量的多少。
热机
13.（2025武威二模）如图是单缸四冲程汽油机的 冲程，如果该汽油机的曲轴转速为1 800r/min，则该汽油机每秒对外做功 次；已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为 J。
14.（2022省卷）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间后，塞子被试管内的水蒸气推出，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的原理是一致的。
15.（2022兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中的燃气对外做功，其他冲程是靠曲轴的 来完成的；若曲轴的转速为1 200r/min，则该汽油机每秒钟做功 次。
能量转化
16.（2025省卷）油电混合动力汽车在减速制动时，可以将电动机作为发电机使用，从而将汽车的一部分机械能转化为 （选填“电能”或“内能”）储存起来，这种能量转化能够 （选填“提高”或“降低”）汽车在频繁制动过程中的能量损耗。
17.（2025天水一模）神舟十九号载人飞船于2024年10月30日4时27分在酒泉卫星发射中心成功发射，搭载长征二号F遥十九运载火箭升空。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能，火箭使用氢燃料是因为氢燃料的 高。
18.（2024省卷）国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。
19.（2023省卷）汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定 的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量 （选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”）。
热学综合题
20.（2025武威二模）下列说法正确的是（　 　）
A.炖肉时，满屋飘香，这是扩散现象
B.沸腾的水热得发烫，是因为水含有的热量多
C.蒸馒头时，通过做功的方式使馒头的内能增加
D.炸丸子用食用油而不用水，主要是因为食用油的比热容较小
21.（2025陇南一模）北京时间2025年1月17日12时7分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将巴基斯坦PRSC－EO1卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图所示，火箭在发射升空时，下列有关说法错误的是（　 　）
A.火箭理想的液态燃料是液态氢，是因为它具有较大的热值
B.燃料燃烧产生的内能转化为火箭的机械能
C.火箭发射过程中燃烧的液态氢越多，火箭发动机效率越高
D.火箭加速升空的过程中，火箭与空气摩擦，火箭外壳内能增大
22.（2025临夏一模）第九届亚冬会在哈尔滨落下帷幕，本届亚冬会处处蕴含着“绿色”环保理念，其中350辆新能源甲醇汽车作为官方服务车辆投入使用，甲醇是全球公认的新型清洁可再生能源，下列关于甲醇燃料能源汽车说法正确的是（　 　）
A.甲醇燃料汽车内燃机的压缩冲程，主要通过热传递的方式增大气缸内物质的内能
B.汽车行驶过程中，燃料箱内甲醇减少，甲醇的热值也减小
C.甲醇燃料汽车实现了“零排放”，其效率达到了100％
D.甲醇燃料属于新能源，燃烧时产生的内能可以转化为汽车的机械能
23.（2024兰州）如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸气把软木塞顶跑。下列说法正确的是（　 　）
A.用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B.蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C.蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D.试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
24.（2023省卷）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　 　）
A.气体的内能转化为活塞的机械能
B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变
D.活塞对筒内气体做了功
热量、热效率的相关计算
25.（2025武威一模）用加热设备给一间容纳60人的教室加热，空气温度升高4℃的过程中吸收的热量约为[空气的比热容为1×103J/（kg·℃），空气的密度为1.29kg/m3，不考虑室内空气向外散失的热量]（　 　）
A.1×103J B.1×104J
C.1×105J D.1×106J
26.（2024兰州）小亮用电热水壶将质量为1.5kg、初温为20℃的水加热到80℃，在只有电热水壶工作的情况下，他观察到家中标有“1 200imp/（kW·h）”的电能表的指示灯在240s内闪烁了144次，已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）水吸收的热量。
（2）电热水壶的实际功率。
（3）电热水壶的工作效率。
27.（2023金昌）小强想要计算家里天然气灶烧水的热效率，他将2kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100℃时，测出消耗天然气0.048m3（假设天然气完全燃烧），若水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃），天然气热值为q＝4.0×107J/m3。求：
（1）将这些水烧开，需吸收多少热量。
（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量。
（3）该天然气灶的效率。

展开更多......

收起↑