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精讲册
第十二章 内能与热机
一级主题 二级主题 目标要求
运动和 相互作用 多种多样的 运动形式 2.1.2　知道自然界和生活中简单的热
现象。了解分子热运动的主要特点，
知道分子动理论的基本观点
2.1.3　举例说明自然界存在多种多样
的运动形式。知道物质在不停地运动
一级主题 二级主题 目标要求
能量 内能 3.3.1　了解内能和热量。从能量转化
的角度认识燃料的热值
3.3.2　通过实验，了解比热容。能运
用比热容说明简单的自然现象
3.3.3　了解热机的工作原理。知道内
能的利用在人类社会发展史中的重要
意义
　　情境：火力发电厂简称火电厂，是利用可燃物
（例如煤）作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产
过程是燃料在燃烧时加热水生成蒸气，高温高压的蒸
气推动汽轮机旋转后形成冷凝水，而汽轮机旋转后带
动发电机发电。
1. 相同质量的100 ℃的水和100 ℃的水蒸气相比
谁的内能更大？100 ℃的水要变成100 ℃的水蒸气只能
通过吸收热量来实现吗？
　　答：相同质量的100 ℃水的内能小于100 ℃的水蒸
气。相同质量的100 ℃的水要变成100 ℃的水蒸气，水
需吸热或外界对水做功来实现汽化。
2.燃烧燃料加热水，水蒸气推动汽轮机旋转后形
成冷凝水，这两个过中程水的内能发生了怎样的变化，
都是通过什么方式改变内能？
　　答：加热水是通过热传的方式递改变内能，水的温
度升高，内能增大；水蒸气推动汽轮机是通过做功的方
式，将水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，因此水蒸
气的内能减小，温度降低，液化形成冷凝水。
1.物体的内能
（1）定义：物体内所有分子无规则运动的分子
与分子 的总和，单位是焦耳（J）。
动能
势能　
（2）特点：一切物体，在任何情况下都具有内能。
（3）影响因素：物体的内能与温度、质量、种类和状
态有关；同一物体，在相同状态下，温度越高，内能
越 ；温度越低，内能越 。
大　
小　
3.火电厂工作过程中，对燃烧产生的废气进行热
交换回收余热，用于城市的集中供暖，供暖时用水做运
输能量的介质，请简单说明其原因。
　　答：水的比热容较大，升高（或降低）相同的温度
时，水吸收（或放出）的热量较多。
4.某火电厂回收的余热在一天内能使40万吨0 ℃
的水温度升高到80 ℃，求这些水吸收的热量。
　　解：Q吸＝c水m（t2－t1）＝4.2×103 J/（kg·℃）
×40×104×103 kg×（80 ℃－0 ℃）＝1.344×1014 J。
2.比热容
（1）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 和
的乘积之比。
（2）定义式：c＝。
（3）单位：J/（kg·℃）。
（4）比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状
态有关。
质量　
升高
（或降低）温度　
5.相较于其他燃料资源，煤炭资源更加丰富，煤
的成本较低，煤的热值较高。因此火电厂多用煤作为燃
料。某火电厂一天内消耗了1万吨煤，最多能释放
出 J的能量。（煤的热值q＝3×107 J/kg）
3×1014　
3.热值
（1）某种燃料 放出的热量与其质量（固
体、液体）或体积（气体）之比。
完全燃烧　
（2）定义式： 　q＝　或 　q＝　。
q＝　
q＝　
（3）单位：J/kg或J/m3。
（4）特性：热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的
种类有关。
6.识别以下四个冲程，火电厂中高压水蒸气推动
汽轮机旋转，这个过程的能量转化是与图中汽油机的哪
个冲程相同，热机在日常生活中有什么应用？
　　答：高压水蒸气推动汽轮机旋转，内能转化为机械
能，与汽油机的做功冲程相同。生活中的汽油机、柴油
机、喷气发动机、火箭发动机等都是热机的应用。
压缩
排气
做功
吸气
4.汽油机的四个冲程
（1）工作循环：吸气→压缩→做功→排气。
（2）每个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转
周，对外做功 次。
两　
一　
（3）每个工作循环中，只有做功冲程燃气有对外做
功，将 能转化为 能，其他三个冲程依靠
曲轴的惯性完成。
内　
机械　
5.热机效率
（1）定义：热机运转中，对外做的有用功与燃料完全
燃烧所释放的能量的比值。用η表示。
（2）公式：η＝×100％＝×100％（或×
100 ％）（注：η＜1）。
（3）提高热机效率途径：使燃料 燃烧；减少
各种能量损失；保证良好的润滑，减小 ；合理
利用废气的能量。
充分　
摩擦　
7.结合问题4、5，计算该火电厂的余热回收率，
即水吸收的热量占煤炭释放最大能量的比例。热能利用
率＝发电量/（消耗燃料的质量×燃料的热值），该火电
厂的热能利用率为36％，试计算该火电厂一天的发电量
是多少千瓦时。请简单说说如何提高火电厂的热能利用
率？
　　解：余热回收率η1＝×100％＝×100
％＝44.8％，火电厂的热能利用率η2＝36％，发电量W电
＝Q放·η2＝3×1014 J×36％＝1.08×1014 J＝3×107
kW·h。要提高火电厂热能利用率可以采用高效节能设
备，如高效锅炉、除尘器、废气热回收器等；还可以改
善燃烧质量，如让煤炭充分燃烧，减少燃料损失。
8.完成火电厂的工作过程中的能量转化图。除了
图中所提到的能量形式，还有哪些常见的能量形式？能
量的转化有什么特点？
　　答：常见的能还有光
能、太阳能、水能、风
能、磁能、核能等。能的
转化和转移具有方向性，
并遵守能量守恒定律。
化学
内
内
机械
机械
电
6.能量守恒定律
能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种
形式 为其他种形式，或者从一个物体
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。
消灭　
创生　
转化　
转移　
内能、温度、热量的理解及改变内能的方式
1. （2025·黑河）关于温度、热量和内能，下列说法中
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
C
2. （2024·福建）“煮”的篆体写法如图所示。表示用火烧
煮食物。下列实例中与“煮”在改变物体内能的方式上相
同的是（　A　）
A. 热水暖手
B. 钻木取火
C. 搓手取暖
D. 擦燃火柴
A
比热容的理解及应用
3. （2025·威海）在两个相同石锅内分别添加质量、初
温均相同的高汤和清水，用相同热源加热相同时间，
（选填“高汤”或“清水”）升温较快；清水
沸腾后关火，发现继续沸腾一段时间，说明石锅温
度 （选填“高于”“低于”或“等于”）水的温度。
（已知c高汤＜c水）
高汤　
高于　
热值的理解及应用热机、热效率
4. （2025·湖南）2025年2月11日，长征八号甲运载火箭
成功发射。该火箭的芯二级以液氢为燃料，这主要是因
为液氢的 大，它燃烧过程中将 能转化
为内能。
热值　
化学　
5. 完全燃烧100 g酒精所放出的热量为 J，
若其放出的热量有70％被水吸收，能使10 kg的20℃水升
高到 ℃。[已知 ＝3.0×107 J/kg，水的比热容
为c＝4.2×103 J/（kg·℃）]
3.0×106 　
70　
探究不同物质的吸热能力
　　用如图甲所示的实验装置做“探究不同物质的吸热
能力”的实验。
1. 实验装置
（1）利用相同的酒精灯加热初温
和 均相等的水和煤油。
质量　
（2）要完成实验，除了图甲中的器材以外，还需要天
平和 ；
安装陶土网能使烧杯底部 。组装时应按
照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺
序依次安装器材。
秒表　
受热均匀　
自下而上　
2. 设计与进行实验
　　分析表中数据可知，实验中是通过
（选填“升高的温度”或“加热时间”）来比较两种液体吸
收热量的多少。
序号 物质 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min
1 水 0.2 12 4
2 煤油 0.2 12 2
加热时间　
3. 评估与交流
（1）分析表中的数据可知，质量相同的水和煤油，升
高相同温度时，水吸收的热量 （选填“大于”或
“小于”）煤油吸收的热量。可以判断出， 吸热
能力较弱。
大于　
煤油　
序号 物质 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热时间t/min
1 水 0.2 12 4
2 煤油 0.2 12 2
（2）由于酒精灯火焰不够稳定，选择热源时可以用电
加热器替代（如图乙所示），便于控制相同时间内提
供 的热量。根据实验测得的数据绘制的温度随
时间变化图像如图丙所示，则水与煤油的比热容之比
是 。
相同　
2∶1　

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