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热学内能和热量
初三物理中考总复习热学部分内能和热量
一、知识要点:
1.分子动理论的基本内容
(1)物质是由大量的分子组成的,分子间存在着间隙;
分子的直径非常小,数量级是10-10m,我们可以用油膜法来粗测分子直径的大小。
(2)一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;
扩散现象说明了一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;
扩散现象在气体、液体、固体中均能进行,在气体中进行的最快,在固体中进行的最慢;
温度越高,分子无规则运动越激烈,扩散进行得越快。
(3)分子间同时存在相互作用的引力和斥力.
当r=r0时,处于平衡位置,F引=F斥,分子力表现为零;
当r 当r>r。 时,F引>F斥,分子力表现为引力; 当分子间的距离大于10r0时,分子间的作用力变得十分微弱,可以忽略不计。 2.内能 A、定义: 物体内所有分子的分子动能和分子势能的和,称为物体的内能。 B、一切物体在任何情况下都有内能, C、一定质量的物体的内能与它的温度、体积和物态有关。 (2)改变内能的两种方法: 做功和热传递. 做功的实质是机械能和内能的转化: 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小; 热传递的实质是内能发生转移: 内能从高温物体(或同一物体的高温部分)传到低温物体(低温部分);高温物体放热而内能减小,低温物体吸热而内能增加; 物体内能改变的多少可以用传递的热量和做功的多少来量度; 这两种方法在改变物体的内能上是等效的; (3)内能和机械能的比较 内能是微观量,由物体内部所有分子的分子动能和分子势能的总和,宏观上与物体的质量、温度、体积和物态有关; 机械能是宏观量,由整个物体的机械运动状态决定,由物体的质量、运动的速度、高度及弹性形变量有关; 物体可以同时具有内能和机械能,一切物体都具有内能,但内能却不可以计算;而物体的机械能可能为零,可以计算。 在一定条件下,内能和机械能可以相互转化。 (4)内能、温度和热量的比较 一个物体的温度升高,它的分子运动加快,分子的平均动能增加,由于势能的变化不大,所以物体的内能就增加。 同一个物体,内能的多少可以从温度的高低反映出来,温度高时具有的内能多,温度低时具有的内能少,但是不同物体温度的高低并不直接表示具有内能的多少,因为物体的质量可能不同; 吸收热量,可以使物体的内能增加,却不能确定一定使物体的内能增加,因为改变物体的内能还有另外的一种方式,即: 做功。 如果物体吸收热量的同时对外做功,那么物体的内能可能不变;物体的温度升高,内能增加,但是不一定吸热,因为做功也可以使物体的内能增加,温度升高; 吸收热量,温度不一定升高,如果物体的状态发生变化,例如: 熔化过程,温度可能不变。 3.比热容 (1)物理意义: 比热容是反映物质吸热(或放热)本领大小的物理量; (2)定义: 单位质量的某种物质温度升高(或降低)10C所吸收(或放出)的热量; (3)计算公式: (4)它是物质的一种特性之一。 任何物质都有自己的比热容,它与物体的质量、体积、吸收的热量和温度的变化无关,但会随物态的变化而变化.如水的比热是4.2×lO3J/(kg·℃),而冰的比热容是2.1×lO3J/(kg·℃).水的比热容最大,即水的吸、放热能力最强,应用有: ①作冷却剂、取暖;②调节气候、改变生态环境. 4.热值 (1)定义: 1kg的某种燃料完全燃烧释放的热量,称为燃料的热值。 (2)计算公式: q=Q/m (3)燃料的热值是燃料的一种特性,它与燃料种类有关,而与燃料的质量、是否燃烧、燃烧是否充分无关。 5.热量的计算: (1)进行热量计算时要能区分温度和温度差(即变化的温度)如“温度升高到(或降低到)多少度”指的是物体后来的温度,也就是末温度;而“温度升高了(或降低了)多少度”指的是温差,温差总是用高温减去低温,因此Q吸=cm(t—to),Q放=cm(to—t). (2)在热传递过程中,高温物体与低温物体相互接触,如不计热量损失,那么高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量,即Q吸=Q放.如有热量损失Q损,则应有 Q吸+Q损=Q放,这个方程叫热平衡方程,它反映了在热传递过程中能量是守恒的. (3)解有关热值的计算问题,应弄清哪个物体吸热,哪个物体放热.对于燃料燃烧放热以及太阳能的利用问题,应弄清是全部被物体吸收还是部分被吸收,然后通过Q吸=Q放或Q吸=ηQ放(η为吸热的百分比)计算。 6.内燃机: (1)以汽油或柴油为燃料,在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气,对汽缸内活塞做功,把一部分内能转化为机械能. (2)四冲程内燃机的一个工作循环包括: 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程. (3)每一个循环,活塞往复工作,飞轮转动两周,对外做功一次,其中压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程对外做功,把一部分内能转化为机械能.汽油机和柴油机有相同的工作原理、相同的工作过程以及相似的结构. (4)热机的效率: 热机里用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,常用百分数表示,它是热机性能的重要标志之一.同容量的柴油机比汽油机的效率高,汽油机的效率为20%~30%,柴油机的效率为30%~45%. 7.能量守恒定律 (1)能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一,只要有能量的转化或转移就一定遵循这一定律. (2)能量的转化通过做功来实现,能量的转移通过热传递来实现. 二、例题解析: 例1、下列有关分子动理论的说法,错误的是 A.客厅里摆上鲜百合花,花香弥漫客厅 B.在冷、热两杯水中各滴入一滴墨水,墨水在热水中扩散得快 C.一根铁棒不容易被拉长,是因为其分子之间存在相互作用的引力 D.水、酒精等液体都能流动,说明液体分子之间只存在相互作用的斥力 答案: D 解析: 本题考查的是对分子运动论的理解,我们不仅要掌握分子运动论的3个知识内容,重要的是要会分析对实际的现象进行分析。 D选项中,无论什么时候(只要有分子力),分子相互作用的引力和斥力都是同时存在的,只不过分子间距不同时的表现不同。 例2、一个大口的厚玻璃瓶内装有少量的水,用塞子塞紧,通过塞子的孔往瓶内打气到一定的时候瓶塞会跳起,下列分析正确的是 A.当瓶塞跳起后,瓶内空气体积变大压强变大 B.瓶塞跳起是由于瓶内空气压强大于大气压强 C.当瓶塞跳起后,瓶内空气温度升高 D.实验过程中,瓶口出现的白气是瓶中的水汽化而成的水蒸气 答案: B解析: 对于一个现象,我们不仅仅要知道其反映的问题,还要会解释这个现象。 这个实验反映了做功可以改变物体的内能。 不断的打气,会使瓶内气体的压强不断增大,大于大气压强,对瓶塞做功,瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能,使瓶塞跳起;由于瓶内气体的内能减小,温度降低,瓶内的水蒸气遇冷液化成白雾。 例3、下列四种现象中,只发生能的转移而不发生能的转化的过程是 A.冬天对手哈气,手的温度升高 B.闭合开关后,灯泡发光 C.烧水时,水蒸气顶起壶盖 D.给电动自行车的蓄电池充电 答案: A能的转化是发生在不同形式的能之间,能量的转移是发生在同形式的能之间。 B选项中,电能转化为光能;C选项中,内能转化成机械能;D选项中,电能转化为化学能。 例4、关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 A.温度高的物体一定比温度低的物体放出的热量多 B.物体温度升高,可能是从外界吸收了热量 C.物体温度升高,它的内能一定增大D.物体吸收热量,温度一定升高 答案: BC解析: 物体放出热量的多少是由物质的种类、质量和温度差决定的,所以A错;物体温度的升高可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做功,其内能一定增大,所以BC对。 例5、甲、乙两物体的质量之比是3: 2,比热容之比是1: 3,它们吸收的热量之比是3: 5,则甲、乙两物体的升高温度之比是__________________。 答案: 6: 5 解析: 根据比热容的定义式求解物理量的比例关系是一种常见的题型。 (二)中考考点分析: 1.扩散现象: 例1.在房间里喷洒空气清新剂,室内很快能闻到香味,这种现象叫。 这个现象说明了。 夏天香味散发的更快,这说明越高,分子热运动越快。 例2.下列现象中说明分子间存在斥力的是() A.墨水在热水和冷水中扩散的快慢不同 B.端面磨平的铅块紧压在一起后能吊起一个钩码 C.煤球靠在白墙上过一段时间后,白墙变黑了 D.铝板与金板压在一起,过一段时间后铝和金相互渗透 2.改变能能的方法: 例3.下列现象中,用做功的方法改变物体内能的是 A.冬天晒太阳感到暖和B.双手搓搓感到暖和 C.用燃气灶烧水D.酒精涂在手上觉得凉爽 例4.下列现象中,通过热传递改变物体内能的是 A.打开啤酒瓶盖,瓶口处气体温度降低B.放进冰箱冷冻室的水变成冰块 C.在汽油机的压缩冲程中,汽缸内的温度升高D.用手来回弯折铁丝,弯折处铁丝温度升高 3.热量: 例5.我国每年消耗数千万桶原油用于制造塑料袋。 已知原油的热值为4.4×107J/kg,完全燃烧2.5kg原油,能释放出______J的热量,这些热量若只有42%被水吸收,则可以使常温下______kg的水温度上升20℃[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]。 例6.已知天然气的热值是7.5×107J/m3,若某家庭一个月用8m3的天然气,则这些天然气完全燃烧时放出的热量是J,若这些热量全部由热值是3.0×107J/m3的焦炭来提供,应完全燃烧㎏的焦炭。 例7.小星用燃气灶将质量为2㎏,温度为25℃的水加热到100℃,则水需要吸收多少热量? [水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]。 4.比热容: 例8.某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时,使用相同的电加热器给水和煤油加热,用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。 他得到如下数据 物质 次数 质量m/kg 升高的温度Δt/℃ 加热的时间t/min 水 1 0.1 10 2 2 0.2 10 4 煤油 3 0.1 10 1 4 0.2 10 2 (1)分析第1、2次或第3、4次实验数据,可以得出的初步结论是: 同种物质升高相同温度时,吸收热量的多少与物质的有关。 (2)分析第1、3次或第2、4次实验数据,可以得出的初步结论是: 。 例9.小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四个结论,其中正确的是() 几种物质的比热容J/(kg.℃) 水4.2×103 煤油2.1×103 铜0.39×103 砂石0.92×103 酒精2.4×103 冰2.1×103 水银0.14×103 铝0.88×103 A.液体的比热容一定比固体的大。 B.同一物质发生物态变化后,比热容不变。 C.汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大。 D.质量相等的铝块和铜块,升高相同的温度,铝块吸收的热量多。 5.热机: 例10.关于热机,下列说法是正确的() A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞。 B.柴油机在吸气冲程中,将柴油和空气的混合气吸入气缸。 C.汽油机在做功冲程中,进气门关闭排气门打开。 D.汽油机在做功冲程中,是把内能转化为机械能。 例11.汽油机是由四个冲程不断循环而工作的,表示内能转化为机械能的冲程是() A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程 (三)中考题型练习: 1.在一杯清水中,慢慢滴入几滴红墨水,过一会儿,清水渐渐变成红色,这是________现象。 2.从5月1日起,北京市在学校等10类公共场所全面禁烟。 有人吸烟时,周围的人很快就会闻到烟味,这种扩散现象说明气体分子。 3.金属棒很难被压缩的现象,可以说明分子间: 。 4.酒精的热值是3×107J/kg,若要获得9×107J的热量,至少需要燃烧_______kg的酒精。 5.天然气的热值是7.5×107J/m3,要想获得6×108J的热量,至少要燃烧m3的天然气。 6.汽油的热值为4.6×l07J/kg。 完全燃烧10kg汽油所产生的热量是J。 7.在内燃机的工作过程中,做功冲程实现了能转化为机械能。 8.内燃机在工作中,内能转化为机械能的是冲程。 9.在四冲程内燃机的工作过程中,把机械能转化为内能的是__________冲程。 10.汽油机在做功冲程将内能转化为能。 11.下列属于通过做功途径改变物体内能的是() A.在炉上烧水,水温升高 B.感冒发烧,用冷毛巾敷额头 C.冬天对手“哈气”,手感到暖和 D.冬天两手相互摩擦,手感到暖和 12.下列事例中,属于用热传递的方式改变物体内能的是() A.卫星残骸坠入大气层的过程中与大气摩擦燃烧B.用钢锯锯木头锯条会发热 C.两手互相摩擦时手发热D.用炉火将壶中的水烧热 13.在如图所示的各种现象中,能够说明分子之间存在引力的是() *14.一个物体的温度升高了,说明 A.这个物体一定吸收了热量B.外界一定对这个物体做了功 C.这个物体的内能一定增加D.这个物体内部分子的运动一定加剧 *15.下列各种说法中,你认为正确的是 A.固体很难被压缩,是因为固体分子间有很大引力的缘故 B.沿海地区的气没有内陆地区变化显著是因为水的比热容较大 C.钻木取火是通过做功的方法改变物体内能的 D.汽油机在做功冲程中,机械能转化为内能 *16.下列现象中,不能用分子动理论解释的是 A.夏天荷花飘香B.烟从烟囱里冒出 C.在风的作用下风车转动D.炒菜时,离很远就能闻到菜的香味 图16 *17.根据表1和表2提供的资料,判断下列说法正确的是 表1: 几种晶体的熔点(在标准大气压下)表2: 几种物质的比热容 晶体 熔点(℃) 固态酒精 -117 固态水银 -39 冰 0 物质 比热容[J/(kg·℃)] 水 4.2×103 冰 2.1×103 沙石 0.92×103 A.在标准大气压下,20℃时水银是液态的 B.南极的冬季气温一般都在-40℃以下,测量南极气温应选择水银温度计 C.质量相同的水和沙石吸收相同的热量,它们升高的温度也相同 D.用水作为汽车发动机散热器的冷却剂是因为水的比热容大 18.质量为500g的水,温度从60℃降低到10℃,可放出多少热量? [c水=4.2×103J/(kg·℃)] 19.质量为2kg水温度由20℃升高到70℃时,水吸收了多少热量? [c水=4.2×103J/(kg·℃)] 40.质量是4kg的铝块,当它的温度由50℃升高到80℃时,该铝块吸收了多少热量? [c铝=0.88×103J/(kg·℃)] (四)中考题型链接: 1.向一杯清水中滴入几滴红墨水,过一会儿,清水渐渐变成红色,这是现象。 2.做饭时,厨房里弥漫着饭菜的香味,这是现象。 3.在四冲程内燃机的做功冲程中,________能转化为机械能。 4.汽油机的工作过程是由吸气、压缩、和排气四个冲程组成的。 完全燃烧10kg的汽油可以放出J的热量(汽油的热值为4.6×lO7J/kg)。 5.焦炭的热值是3107J/kg,完全燃烧1kg的焦炭放出的热量为J。 6.天然气是一种清洁能源。 1m3的天然气完全燃烧能放出________J的热量。 (天然气的热值取7.1×107J/m3) 7.木炭的热值是3.4x107J/kg,完全然烧500g木炭,能放出J的热量。 8.下列现象中,通过热传递改变物体内能的是() A.两手相互摩擦,手发热B.用火炉烧水,水的温度升高 C.用锯锯木头,锯条发热D.用砂轮磨菜刀,菜刀的温度升高 9.下列事例中,做功改变物体内能的是() A.用酒精灯加热烧杯中的水B.冬天室内使用暖气取暖 C.用锯锯木板,锯条发热D.盆中的热水温度逐渐降低 10.下列现象中,属于用热传递的方式改变物体内能的是() A.菜刀在砂轮上磨得发烫B.用打气筒打气时筒壁发热 C.两手互相摩擦时手发热D.在炉子上烧开水 11.在下列过程中,利用热传递改变物体内能的是() A.钻木取火B.用锯锯木板,锯条发热 C.用热水袋取暖D.两手互相搓搓.觉得暖和 12.下面是汽油机工作的四个冲程,其中将内能转化为机械能的是() A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程 *13.下列说法中正确的是 A.一桶水的比热容比一杯水的比热容大 B.水壶里的水烧开时,水蒸气把壶盖顶起,机械能转化为内能 C.用锯条锯木板时,锯条发热,锯条的内能增加 D.糖放入水中,过一段时间后整杯水都变甜了,表明分子在不停地做无规则运动 *14.小明根据下表所提供的几种物质的比热容得出以下几个结论,其中正确的是 几种物质的比热容c/[J﹒(kg﹒℃)-1] 水4.2×103 冰2.1×103 酒精2.4×103 砂石0.92×103 煤油2.1×103 铝0.88×103 水银0.14×103 铜0.39×103 A.液体的比热容一定都比固体大 B.质量相等的水和煤油,吸收相等热量后,煤油温度变化大 C.同一物质发生物态变化后,比热容不变 D.质量相等的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多 *15.贝贝根据表一、表二所提供的几种物质的比热容和密度,得出以下四个结论,其中正确的是表一几种常见物质的比热容 物质 比热容c/[J(kg℃)-1] 物质 比热容c/[J(kg℃)-1] 水 4.2×103 冰 2.1×103 酒精 2.4×103 铝 0.88×103 水银 0.14×103 铜 0.39×103 表二几种常见物质的密度(常温常压下) 物质 密度/(kgm-3) 物质 密度/(kgm-3) 水 1.0×103 冰 0.9×103 酒精 0.8×103 铝 2.7×103 水银 13.6×103 铜 8.9×103 A.固体的密度大于液体的密度,固体的比热容小于液体的比热容 B.质量相等的水和酒精,吸收相等的热量后,温度的变化一定相等 C.体积相等的铝块和铜块升高相同的温度,铜块吸收的热量多 D.体积相等的铝块和冰块,铝块质量是冰块质量的3倍 *16.小莉根据下列表中的数据,得出以下四个结论,其中正确的是 物质 密度(kgm-3) (常温常压下) 物质 熔点℃ (在标准大气压下) 物质 比热容 c/J(kg℃)-1 煤油 0.8103 铜 1083 干泥土 0.84103 纯水 1.0103 铝 660 水 4.2103 铜 8.9103 铅 328 铜 0.39103 铝 2.7103 锡 232 铝 0.88103 A.用来熔化铜的器皿可以用锡制成 B.质量相等的纯水和煤油,纯水的体积较小 C.体积相等的铜块和铝块,放出相等热量,铝快温度降低得较多 D.质量相等的干泥土和水,吸收相等热量,干泥土温度升高得较多 17.质量为50kg的水,温度从25℃升高到45℃,需要吸收多少焦的热量? 水的比热容为4.2103J/(kg℃) 18.一个热水袋内装有1kg的水,水的温度从90℃降低到40℃,已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃),求热水袋内的水放出的热量是多少? 19.一只保温瓶内装有2kg的水,温度从95℃降低到45℃,问保温瓶内的水放出了多少热量? 【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)】
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