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第十二章　内能及其利用
■知识点一　热量　比热容
1.热量
(1)定义：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。
(2)单位： ，符号 。
2.比热容
定义 一定质量的某种物质，在温度 时所吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容
符号 用符号 来表示
单位 ，读作“ ”
数值 1 kg的某种物质，温度降低1 ℃放出的热量与它温度升高1 ℃所吸收的热量相等
影响因素 比热容是反映物质自身 的物理量，它与物质的 和状态有关，与物体的质量、温度的高低、温度的改变量等都没有关系
物理意义 比热容表示物质的吸热本领(物质温度改变的难易程度)
应用 取暖、散热、调节气候等利用了水的比热容大的特性
▼[练对点一]
1.如图是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像。下列分析正确的是 (　 　)
A.0～t1时间内，a物质吸收的热量大于b物质吸收的热量
B.t1～t2时间内物质a的温度不变，内能不变
C.若a、b是同种物质，则b的质量大于a的质量
D.0～t2时间内，c物质的比热容大于b物质的比热容
■知识点二　分子动理论
3.分子动理论
物质的 构成 常见的物质是由 和 构成的
分子热 运动 定义 一切物质的分子都在不停地做 的运动，这种无规则的运动叫作分子的热运动
影响因素 温度越 ，分子运动越剧烈
扩散现象 定义 不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象
原理 (1)分子间存在 ； (2)一切物质的分子都在
影响因素 越高，扩散现象越
分子间 作用力 分子之间存在相互作用的 和
温馨提示：从本知识点起开始研究微观物体的运动。(注：宏观和微观都是以人的视角来定义的)
▼[练对点二]
2.关于如图所示的分子动理论的实验，下列解释正确的是 (　 　)
A.图甲：用弹簧测力计缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，弹簧测力计示数变大，说明分子间存在斥力
B.图乙：抽去玻璃板，二氧化氮气体扩散到下方瓶子的空气中，说明分子在不停地做无规则运动
C.图丙：红墨水在热水中扩散得更快，说明温度越高分子运动越剧烈
D.图丁：铅块与金块长时间紧压在一起，铅和金会相互渗透，说明分子间存在引力
■知识点三　内能
4.内能
定义 构成物体的所有分子，其热运动的 与 的总和，叫作物体的内能
单位 在国际单位制中，内能的单位是 ，简称 ，符号是
决定内能 大小的因素 内能不仅与温度有关，还与物体的 、 、 等因素有关
5.内能的改变方式
改变方式 热传递 做功
实质 内能的 机械能和内能的相互
说明 (1)条件：存在 ； (2)方向：高温→低温 物体对外界做功，物体内能 ； 外界对物体做功，物体内能
举例 晒太阳、烧水 钻木取火、搓手取暖
6.温度、热量和内能的区别与联系
物理量 温度 内能 热量
区别 (1)表示物体冷热程度； (2)是一个状态参数，不能传递和转移； (3)单位：℃ (1)是能量的一种形式，即物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和； (2)是一个状态量，用“具有”修饰； (3)单位：J (1)用来度量内能的改变，即热传递过程中，传递内能的多少； (2)是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，不能用“具有”“含有”修饰； (3)单位：J
联系 (1)温度升高，物体内能增加；温度降低，物体内能减少； (2)物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高(如晶体熔化、液体沸腾过程)；物体放出热量，内能一定减少，温度不一定降低(如液态晶体凝固过程)； (3)物体内能增加，可能是吸热，也可能是外界对它做了功；物体内能减少，可能是放热，也可能是它对外界做了功
▼[练对点三]
3.下列有关内能的说法正确的是 (　 　)
A.在不存在热传递的情况下，对物体做功物体内能一定增大
B.温度高的物体内能一定大
C.物体温度升高，一定是吸收了热量
D.在热传递过程中，热量可从内能小的物体转移到内能大的物体
4.新情境·传统文化图甲为我国国家博物馆展出的青铜冰鉴，堪称世界上最早的冰箱。青铜冰鉴分为两层，外层为鉴，内层为缶，盛夏之时，鉴内放冰，缶内放酒，如图乙所示。
缶内的酒通过 改变内能，其内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
■知识点四　能量的转化与守恒
7.能量守恒定律
能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在 和 的过程中，能量的总量 。
8.能量的转移和转化
在一定条件下，各种形式的能量是可以互相 的。
9.意义
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都要遵循这个定律。
▼[练对点四]
5.(2025·山东) 2025年1月， 中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有 性； 在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 。
■知识点五　热机
10.(1)热机：利用内能做功的机械叫 ，其能量流向图是 。
(2)内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
(3)内燃机分为 和 两大类，它们分别用 和 作为燃料。
11.汽油机的工作过程
工作 冲程 冲程 冲程 冲程 冲程
示意 图
工作 特点 进气门 ； 排气门 ； 活塞向 　 运动　　　　 　 进气门 ； 排气门 ； 活塞向 　 运动　 　　　　 进气门 ； 排气门 ； 活塞向 　 运动　　 　　　 进气门 ； 排气门 ； 活塞向 　 运动　　 　　　
能量 转化 无 能转 化为 能 能转 化为 能 无
说明：完成一个工作循环，活塞往复运动 次，曲轴转动 圈，对外做功 次。
12.柴油机和汽油机的比较
项目 汽油机 柴油机
不 同 点 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气
压缩冲程 柴油机比汽油机压缩得更厉害
做功冲程 柴油机比汽油机做功更剧烈
效率高低 效率较低 效率较高
不 同 点 应用 轻便的汽车、飞机、摩托车等 笨重的载重汽车、火车、轮船等
点火 点燃式 压燃式
相同点 ①都将内能转化为机械能；②都由四个冲程构成；③排气冲程都排出废气；④启动时均靠外力使飞轮转动
▼[练对点五]
6.2024年春节期间多地发布了相关规定，允许在一定时间和区域内燃放烟花爆竹，以渲染过节热闹气氛。点燃爆竹后，它内部的化学物质剧烈燃烧，产生高温高压气体，冲破爆竹的外壳发生爆炸。此过程与内燃机四个冲程中原理相似的是 (　 　)
A　B C　D
7.下列有关内燃机的说法正确的是 (　 　)
A.内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的
B.压缩冲程是由大部分内能转化为机械能
C.柴油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物
D.汽油机做功冲程的点火方式是压燃式
■知识点六　热值
13.热值
定义 某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比叫作这种燃料的热值，用符号 表示
单位 ，用符号表示为
数值 1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量
特点 热值是燃料的一种属性，只与燃料的 有关，与燃料的体积、质量、是否完全燃烧等因素无关
▼[练对点六]
8.如图所示是新疆烤包子，烤制过程中，若木炭没有完全燃烧，则木炭热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
■知识点七　热量的计算
14.利用比热容计算热量
(1)公式：
Q＝
(2)变形式：
a.求质量：m＝；
b.求温度变化量：Δt＝。
15.利用热值计算热量
公式①：Q＝
变形式：求体积V＝ 。
公式②：Q＝
变形式：求质量m＝ 。
▼[练对点七]
9.(2025·武威一模)拖拉机选用水作发动机冷却剂，这是利用了水比热容 的性质。如果水箱装有质量为20 kg的水，水温从20 ℃上升到50 ℃，水吸收了 J的热量。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
10.(2025·甘谷县模拟)小明家天然气热水器的热效率是84％，他某次洗澡，耗水40 kg，自来水进热水器的温度是24 ℃，出热水器的温度是40 ℃，小明这次洗澡消耗天然气 m3。[已知水的比热容为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107 J/m3]
■知识点八　热机的效率
16.热机的效率
定义 用来做 的这部分能量，与燃料 放出的热量之比，叫作热机的效率
公式 η＝＝　η＝＝
提高热机 效率 的途径 (1)使燃料尽可能充分燃烧； (2)减少各种热损失； (3)减少机械磨损消耗的能量
知识拓展：不同装置烧水时的总功(可用来求解装置的效率)：
(1)炉子：W总为燃料完全燃烧放出的热量(W总＝Q放＝qm)。
(2)太阳能热水器：W总为太阳光照射到热水器上的总能量(W总＝PtS)。
(3)电热水器：W总为电流做功消耗的电能(W总＝Pt＝UIt)。
▼[练对点八]
11.(2025·安庆三模)如图所示为国之利器“歼－20”，军事爱好者小华了解到某型号飞机的热机每消耗100 kg燃油可让飞机获得1.89×109 J的机械能。燃油热值取q＝4.2×107 J/kg，该热机效率为 。
内能的改变
热传递过程伴随着内能的变化，吸热时物体内能增加，放热时物体内能减少；做功过程也会伴随着内能的变化，对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少；“白气”的现象也体现了内能的变化，一般情况下内能会减少。
1.误认为颗粒运动是分子运动(分子运动是肉眼看不见的，而颗粒运动是肉眼看得见的机械运动)；
2.误认为温度高的物体所含的热量多(热量是一个过程量，只有在物体温度改变或状态改变时，才会吸收或放出热量，不能在某一温度下谈热量)；
3.误认为物体内能增加，一定是吸收了热量(改变物体内能的方式有做功和热传递两种)；
4.误认为物体内能增加，温度一定升高(例如0 ℃的冰吸热熔化为0 ℃的水，内能增加，温度不变)；
5.误认为物质的比热容大，物体吸热升温快(根据Q吸＝cmΔt，在质量一定和吸收相同的热量时，比热容大的，升温慢)；
6.根据Q吸＝cmΔt计算末温时，不考虑外界条件，计算结果出错(沸点与气压有关，气压增大，沸点升高)；
7.不理解能量转化和转移的本质区别(“转化”指能量从一种形式转化为其他形式，而“转移”指的是能量的传递，能量从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分，能量的形式不变)；
8.对内燃机的一个工作循环中做功和能量转化理解易出错(一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动两周，对外做功一次，有两次能量转化)。
典例　(2025·凉州区校级一模)关于温度、内能、热量和做功，下列说法正确的是 (　 　)
A.物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
B.物体的温度越高，所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体吸收热量时，温度一定升高
实验　比较不同物质吸热的情况
【命题点】
1.实验所需要的测量工具(秒表、天平、温度计)
2.实验物质的选择(选择质量相同的不同物质)
3.选择热源(酒精灯与电加热器相比，选择电加热器更好，因为电加热器是内部加热，相对稳定，酒精灯是外部加热，加热的位置、火焰情况不稳定，且散热不稳定)
4.选择相同的热源的原因(保证相同加热时间内释放的热量相同)
5.实验器材的组装顺序(先下后上)
6.温度计的使用及读数
7.控制变量法的应用
a.通过加热相同的时间，比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力(温度变化快的吸热能力弱)
b.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(加热时间长的物质吸热能力强)
8.转换法的应用(通过加热时间反映吸收热量的多少；通过温度计示数变化判断吸热能力的大小)
9.加热时搅拌的目的(受热均匀)
10.对图表数据的读取或分析
11.设计表格或绘制温度—时间图像
12.热量的计算(Q＝cmΔt)
13.误差分析(存在热量损失)
14.实验评价与总结
15.比热容在生活中的应用
例　(2025·凉州区一模)如图甲，在探究“不同物质吸热能力”的实验中：
(1)在两个相同的烧杯中加入 相同、初温相同的水和煤油(ρ水＞ρ煤油)。并且选用规格相同电加热器，通过 来显示水和煤油吸收热量的多少。
(2)水和煤油温度随时间变化的图像如图乙所示。
①根据图甲、图乙可判断出a物质是 ；
②根据图乙可知：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，b物质吸热能力较 。
(6)在受太阳照射的条件相同时，内陆地区昼夜温差比沿海地区 ，这是因为干泥土和水相比，干泥土的 较小。
(7)要想使水和煤油升温一样快，应该减少 的质量。
强化练　如图甲所示是比较不同物质的吸热能力的实验装置。
(1)实验时，选取初温和 相同的A、B两种液体，用相同的电加热器加热目的是 。
(2)实验后绘出温度随时间变化的图像如乙图所示。分析图像可知：液体 更适合用作汽车发动机的冷却液。如果液体A是水，则液体B的比热容是 J/(kg·℃)。
(3)此次实验也可以采用丙装置，通过比较 (选填“加热时间”或“温度变化”)更便于确定两种液体吸热本领的大小。
(4)本实验分别用到 和控制变量法。
考点一　分子热运动
1.(2025·省卷，节选)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 。
2.(2023·省卷，节选)学校给同学们布置了做“拿手家常菜”的家庭劳动作业，李明同学用手机录制了鱼丸的制作过程，他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 。
3.(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”)。
考点二　改变内能的方式
4.(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。
5.(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。
6.(2022·省卷)如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，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中原理是一致的。
考点三　对内能的理解
7.(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
8.(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.活塞对筒内气体做了功
B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变
D.气体的内能转化为活塞的机械能
考点四　热机
9.(2022·兰州)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。
考点五　能量的转化与守恒
10.(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。
11.(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 性的，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”)。
12.(2021·省卷)2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭中燃料燃烧时 能转化为燃气的内能，卫星的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
考点六　热学基础知识综合题
13.(2023·兰州)为了比较A、B两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法正确的是 (　 　)
A.A、B两液体在0～8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为1∶2
C.B液体的吸热能力比A液体的强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
14.(2021·兰州B卷)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
考点七　比热容、热量、热效率的相关计算
15.(2021·兰州B卷)某热水器使用天然气作为燃料，天然气属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。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]
16.(2023·金昌)小强想要计算家里天然气灶烧水的热效率，他将2 kg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0.048 m3(假设天然气完全燃烧)，若水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为q＝4.0×107 J/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。
考点八　比热容的相关实验
17.(2025·兰州)如图所示是对某种固态物质加热变成液态时温度随时间变化的曲线，加热过程中物体在相同时间内吸收的热量相同。请根据图像回答：
(1)由图可知该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)，它的熔点是 ℃。
(2)该物质在固、液两种状态时的比热容大小关系是c固 (选填“＞”“＜”或“＝”)c液。
1.2024年12月4日，春节申遗成功。春节从最初的“中国年”逐步走向“世界年”。如图所示，这是同学们拍摄的过年场景。下列对其中涉及的物理知识解释正确的是 (　 　)
A.图甲中，玉润饱满的汤圆温度降低时，内能不变
B.图乙中，红糖糍粑入嘴时很烫，是因为糍粑含有的热量很高
C.图丙中，墨迹未干的春联墨香四溢，说明分
　子在不停地做无规则运动
D.图丁中，“擦炮”与盒子摩擦时，是通过热传递的方式改变内能的
2.小明在水壶中装入质量2 kg、初温20 ℃的水，放在燃气灶上加热，这是利用 的方式来改变水的内能。若在标准大气压下把水刚烧开共消耗了0.042 m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为 。水烧开后继续加热，蒸气将壶盖顶起的过程与汽油机 冲程的能量转化情况相同。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值取4.0×107 J/m3]第十二章　内能及其利用
@知识清单
■知识点一　热量　比热容
1.热量
(1)定义：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。
(2)单位：　焦耳　，符号　J　。
2.比热容
定义 一定质量的某种物质，在温度　升高(或降低)　时所吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容
符号 用符号　c　来表示
单位 　J/(kg·℃)　，读作“　焦每千克摄氏度　”
数值 1 kg的某种物质，温度降低1 ℃放出的热量与它温度升高1 ℃所吸收的热量相等
影响因素 比热容是反映物质自身　特性　的物理量，它与物质的　种类　和状态有关，与物体的质量、温度的高低、温度的改变量等都没有关系
物理意义 比热容表示物质的吸热本领(物质温度改变的难易程度)
应用 取暖、散热、调节气候等利用了水的比热容大的特性
▼[练对点一]
1.如图是用相同的加热装置对a、b、c三种物质加热时它们的温度随时间变化的图像。下列分析正确的是 (　C　)
A.0～t1时间内，a物质吸收的热量大于b物质吸收的热量
B.t1～t2时间内物质a的温度不变，内能不变
C.若a、b是同种物质，则b的质量大于a的质量
D.0～t2时间内，c物质的比热容大于b物质的比热容
■知识点二　分子动理论
3.分子动理论
物质的 构成 常见的物质是由　分子　和　原子　构成的
分子热 运动 定义 一切物质的分子都在不停地做　无规则　的运动，这种无规则的运动叫作分子的热运动
影响因素 温度越　高　，分子运动越剧烈
扩散现象 定义 不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象
原理 (1)分子间存在　间隙　； (2)一切物质的分子都在　不停地做无规则的运动　
影响因素 　温度　越高，扩散现象越　明显　
分子间 作用力 分子之间存在相互作用的　引力　和　斥力　
温馨提示：从本知识点起开始研究微观物体的运动。(注：宏观和微观都是以人的视角来定义的)
▼[练对点二]
2.关于如图所示的分子动理论的实验，下列解释正确的是 (　C　)
A.图甲：用弹簧测力计缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，弹簧测力计示数变大，说明分子间存在斥力
B.图乙：抽去玻璃板，二氧化氮气体扩散到下方瓶子的空气中，说明分子在不停地做无规则运动
C.图丙：红墨水在热水中扩散得更快，说明温度越高分子运动越剧烈
D.图丁：铅块与金块长时间紧压在一起，铅和金会相互渗透，说明分子间存在引力
■知识点三　内能
4.内能
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
单位 在国际单位制中，内能的单位是　焦耳　，简称　焦　，符号是　J　
决定内能 大小的因素 内能不仅与温度有关，还与物体的　质量　、　体积　、　状态　等因素有关
5.内能的改变方式
改变方式 热传递 做功
实质 内能的　转移　 机械能和内能的相互　转化　
说明 (1)条件：存在　温度差　； (2)方向：高温→低温 物体对外界做功，物体内能　减小　； 外界对物体做功，物体内能　增大　
举例 晒太阳、烧水 钻木取火、搓手取暖
6.温度、热量和内能的区别与联系
物理量 温度 内能 热量
区别 (1)表示物体冷热程度； (2)是一个状态参数，不能传递和转移； (3)单位：℃ (1)是能量的一种形式，即物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和； (2)是一个状态量，用“具有”修饰； (3)单位：J (1)用来度量内能的改变，即热传递过程中，传递内能的多少； (2)是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，不能用“具有”“含有”修饰； (3)单位：J
联系 (1)温度升高，物体内能增加；温度降低，物体内能减少； (2)物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高(如晶体熔化、液体沸腾过程)；物体放出热量，内能一定减少，温度不一定降低(如液态晶体凝固过程)； (3)物体内能增加，可能是吸热，也可能是外界对它做了功；物体内能减少，可能是放热，也可能是它对外界做了功
▼[练对点三]
3.下列有关内能的说法正确的是 (　D　)
A.在不存在热传递的情况下，对物体做功物体内能一定增大
B.温度高的物体内能一定大
C.物体温度升高，一定是吸收了热量
D.在热传递过程中，热量可从内能小的物体转移到内能大的物体
4.新情境·传统文化图甲为我国国家博物馆展出的青铜冰鉴，堪称世界上最早的冰箱。青铜冰鉴分为两层，外层为鉴，内层为缶，盛夏之时，鉴内放冰，缶内放酒，如图乙所示。
缶内的酒通过　热传递　改变内能，其内能　减小　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
■知识点四　能量的转化与守恒
7.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　。
8.能量的转移和转化
在一定条件下，各种形式的能量是可以互相　转化　的。
9.意义
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都要遵循这个定律。
▼[练对点四]
5.(2025·山东) 2025年1月， 中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有　方向　性； 在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持　不变　。
■知识点五　热机
10.(1)热机：利用内能做功的机械叫　热机　，其能量流向图是　化学能　　内能　　机械能　。
(2)内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
(3)内燃机分为　汽油机　和　柴油机　两大类，它们分别用　汽油　和　柴油　作为燃料。
11.汽油机的工作过程
工作 冲程 　吸气　冲程 　压缩　冲程 　做功　冲程 　排气　冲程
示意 图
工作 特点 进气门　打开　； 排气门　关闭　； 活塞向　下　　 运动　　　　 　 进气门　关闭　； 排气门　关闭　； 活塞向　上　　 运动　 　　　　 进气门　关闭　； 排气门　关闭　； 活塞向　下　　 运动　　 　　　 进气门　关闭　； 排气门　打开　； 活塞向　上　　 运动　　 　　　
能量 转化 无 　机械　能转 化为　内　能 　内　能转 化为　机械　能 无
说明：完成一个工作循环，活塞往复运动　2　次，曲轴转动　2　圈，对外做功　1　次。
12.柴油机和汽油机的比较
项目 汽油机 柴油机
不 同 点 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气
压缩冲程 柴油机比汽油机压缩得更厉害
做功冲程 柴油机比汽油机做功更剧烈
效率高低 效率较低 效率较高
不 同 点 应用 轻便的汽车、飞机、摩托车等 笨重的载重汽车、火车、轮船等
点火 点燃式 压燃式
相同点 ①都将内能转化为机械能；②都由四个冲程构成；③排气冲程都排出废气；④启动时均靠外力使飞轮转动
▼[练对点五]
6.2024年春节期间多地发布了相关规定，允许在一定时间和区域内燃放烟花爆竹，以渲染过节热闹气氛。点燃爆竹后，它内部的化学物质剧烈燃烧，产生高温高压气体，冲破爆竹的外壳发生爆炸。此过程与内燃机四个冲程中原理相似的是 (　D　)
A　B C　D
7.下列有关内燃机的说法正确的是 (　A　)
A.内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的
B.压缩冲程是由大部分内能转化为机械能
C.柴油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物
D.汽油机做功冲程的点火方式是压燃式
■知识点六　热值
13.热值
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，用符号　q　表示
单位 　焦每千克　，用符号表示为　J/kg　
数值 1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量
特点 热值是燃料的一种属性，只与燃料的　种类　有关，与燃料的体积、质量、是否完全燃烧等因素无关
▼[练对点六]
8.如图所示是新疆烤包子，烤制过程中，若木炭没有完全燃烧，则木炭热值　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
■知识点七　热量的计算
14.利用比热容计算热量
(1)公式：
Q＝　cmΔt　
(2)变形式：
a.求质量：m＝；
b.求温度变化量：Δt＝。
15.利用热值计算热量
公式①：Q＝　qV　
变形式：求体积V＝　　。
公式②：Q＝　mq　
变形式：求质量m＝　　。
▼[练对点七]
9.(2025·武威一模)拖拉机选用水作发动机冷却剂，这是利用了水比热容　大　的性质。如果水箱装有质量为20 kg的水，水温从20 ℃上升到50 ℃，水吸收了　2.52×106　J的热量。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
10.(2025·甘谷县模拟)小明家天然气热水器的热效率是84％，他某次洗澡，耗水40 kg，自来水进热水器的温度是24 ℃，出热水器的温度是40 ℃，小明这次洗澡消耗天然气　0.1　m3。[已知水的比热容为c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107 J/m3]
■知识点八　热机的效率
16.热机的效率
定义 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
公式 η＝＝　η＝＝
提高热机 效率 的途径 (1)使燃料尽可能充分燃烧； (2)减少各种热损失； (3)减少机械磨损消耗的能量
知识拓展：不同装置烧水时的总功(可用来求解装置的效率)：
(1)炉子：W总为燃料完全燃烧放出的热量(W总＝Q放＝qm)。
(2)太阳能热水器：W总为太阳光照射到热水器上的总能量(W总＝PtS)。
(3)电热水器：W总为电流做功消耗的电能(W总＝Pt＝UIt)。
▼[练对点八]
11.(2025·安庆三模)如图所示为国之利器“歼－20”，军事爱好者小华了解到某型号飞机的热机每消耗100 kg燃油可让飞机获得1.89×109 J的机械能。燃油热值取q＝4.2×107 J/kg，该热机效率为　45％　。
@重难点解读
内能的改变
热传递过程伴随着内能的变化，吸热时物体内能增加，放热时物体内能减少；做功过程也会伴随着内能的变化，对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少；“白气”的现象也体现了内能的变化，一般情况下内能会减少。
1.误认为颗粒运动是分子运动(分子运动是肉眼看不见的，而颗粒运动是肉眼看得见的机械运动)；
2.误认为温度高的物体所含的热量多(热量是一个过程量，只有在物体温度改变或状态改变时，才会吸收或放出热量，不能在某一温度下谈热量)；
3.误认为物体内能增加，一定是吸收了热量(改变物体内能的方式有做功和热传递两种)；
4.误认为物体内能增加，温度一定升高(例如0 ℃的冰吸热熔化为0 ℃的水，内能增加，温度不变)；
5.误认为物质的比热容大，物体吸热升温快(根据Q吸＝cmΔt，在质量一定和吸收相同的热量时，比热容大的，升温慢)；
6.根据Q吸＝cmΔt计算末温时，不考虑外界条件，计算结果出错(沸点与气压有关，气压增大，沸点升高)；
7.不理解能量转化和转移的本质区别(“转化”指能量从一种形式转化为其他形式，而“转移”指的是能量的传递，能量从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分，能量的形式不变)；
8.对内燃机的一个工作循环中做功和能量转化理解易出错(一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动两周，对外做功一次，有两次能量转化)。
典例　(2025·凉州区校级一模)关于温度、内能、热量和做功，下列说法正确的是 (　C　)
A.物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
B.物体的温度越高，所含的热量越多
C.内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体
D.物体吸收热量时，温度一定升高
@实验突破
实验　比较不同物质吸热的情况
【命题点】
1.实验所需要的测量工具(秒表、天平、温度计)
2.实验物质的选择(选择质量相同的不同物质)
3.选择热源(酒精灯与电加热器相比，选择电加热器更好，因为电加热器是内部加热，相对稳定，酒精灯是外部加热，加热的位置、火焰情况不稳定，且散热不稳定)
4.选择相同的热源的原因(保证相同加热时间内释放的热量相同)
5.实验器材的组装顺序(先下后上)
6.温度计的使用及读数
7.控制变量法的应用
a.通过加热相同的时间，比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力(温度变化快的吸热能力弱)
b.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(加热时间长的物质吸热能力强)
8.转换法的应用(通过加热时间反映吸收热量的多少；通过温度计示数变化判断吸热能力的大小)
9.加热时搅拌的目的(受热均匀)
10.对图表数据的读取或分析
11.设计表格或绘制温度—时间图像
12.热量的计算(Q＝cmΔt)
13.误差分析(存在热量损失)
14.实验评价与总结
15.比热容在生活中的应用
例　(2025·凉州区一模)如图甲，在探究“不同物质吸热能力”的实验中：
(1)在两个相同的烧杯中加入　质量　相同、初温相同的水和煤油(ρ水＞ρ煤油)。并且选用规格相同电加热器，通过　加热时间　来显示水和煤油吸收热量的多少。
(2)水和煤油温度随时间变化的图像如图乙所示。
①根据图甲、图乙可判断出a物质是　水　；
②根据图乙可知：质量相等的a和b两种液体，在升高相同温度时，　a　液体吸收的热量较多，b物质吸热能力较　弱　。
(6)在受太阳照射的条件相同时，内陆地区昼夜温差比沿海地区　大　，这是因为干泥土和水相比，干泥土的　比热容　较小。
(7)要想使水和煤油升温一样快，应该减少　水　的质量。
强化练　如图甲所示是比较不同物质的吸热能力的实验装置。
(1)实验时，选取初温和　质量　相同的A、B两种液体，用相同的电加热器加热目的是　相同时间内吸收热量相同　。
(2)实验后绘出温度随时间变化的图像如乙图所示。分析图像可知：液体　A　更适合用作汽车发动机的冷却液。如果液体A是水，则液体B的比热容是　2.1×103　J/(kg·℃)。
(3)此次实验也可以采用丙装置，通过比较　温度变化　(选填“加热时间”或“温度变化”)更便于确定两种液体吸热本领的大小。
(4)本实验分别用到　转换法　和控制变量法。
@甘肃5年中考
考点一　分子热运动
1.(2025·省卷，节选)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　。
2.(2023·省卷，节选)学校给同学们布置了做“拿手家常菜”的家庭劳动作业，李明同学用手机录制了鱼丸的制作过程，他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　。
3.(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”)。
考点二　改变内能的方式
4.(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。
5.(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。
6.(2022·省卷)如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，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中原理是一致的。
考点三　对内能的理解
7.(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
8.(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　)
A.活塞对筒内气体做了功
B.筒内气体温度降低
C.筒内气体的内能不变
D.气体的内能转化为活塞的机械能
考点四　热机
9.(2022·兰州)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　惯性　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　10　次。
考点五　能量的转化与守恒
10.(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。
11.(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”)。
12.(2021·省卷)2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭中燃料燃烧时　化学　能转化为燃气的内能，卫星的机械能　增大　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
考点六　热学基础知识综合题
13.(2023·兰州)为了比较A、B两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100 g和400 g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法正确的是 (　D　)
A.A、B两液体在0～8 min内吸收的热量之比为2∶1
B.A、B两液体的比热容之比为1∶2
C.B液体的吸热能力比A液体的强
D.A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
14.(2021·兰州B卷)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，下列说法错误的是 (　C　)
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
考点七　比热容、热量、热效率的相关计算
15.(2021·兰州B卷)某热水器使用天然气作为燃料，天然气属于　不可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。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　2.1×10－2　m3的天然气。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝3.8×107 J/m3]
16.(2023·金昌)小强想要计算家里天然气灶烧水的热效率，他将2 kg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0.048 m3(假设天然气完全燃烧)，若水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为q＝4.0×107 J/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)水烧开需吸收的热量
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。
(2)天然气完全燃烧放出的热量
Q放＝qV＝4.0×107 J/m3×0.048 m3＝1.92×106 J。
(3)天然气灶的效率
η＝＝＝0.35＝35％。
考点八　比热容的相关实验
17.(2025·兰州)如图所示是对某种固态物质加热变成液态时温度随时间变化的曲线，加热过程中物体在相同时间内吸收的热量相同。请根据图像回答：
(1)由图可知该物质是　晶体　(选填“晶体”或“非晶体”)，它的熔点是　48　℃。
(2)该物质在固、液两种状态时的比热容大小关系是c固　＞　(选填“＞”“＜”或“＝”)c液。
@精准押题
1.2024年12月4日，春节申遗成功。春节从最初的“中国年”逐步走向“世界年”。如图所示，这是同学们拍摄的过年场景。下列对其中涉及的物理知识解释正确的是 (　C　)
A.图甲中，玉润饱满的汤圆温度降低时，内能不变
B.图乙中，红糖糍粑入嘴时很烫，是因为糍粑含有的热量很高
C.图丙中，墨迹未干的春联墨香四溢，说明分
　子在不停地做无规则运动
D.图丁中，“擦炮”与盒子摩擦时，是通过热传递的方式改变内能的
2.小明在水壶中装入质量2 kg、初温20 ℃的水，放在燃气灶上加热，这是利用　热传递　的方式来改变水的内能。若在标准大气压下把水刚烧开共消耗了0.042 m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为　40％　。水烧开后继续加热，蒸气将壶盖顶起的过程与汽油机　做功　冲程的能量转化情况相同。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值取4.0×107 J/m3]

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