内能热机复习总结.docx
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内能热机复习总结
教师姓名
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年级
九年级
学科
物理
上课时间
阶段
基础()提高(√)强化()
课时计划
第()次课
共()次课
教学目标
1.分子动理论的内容,改变内能的两种方式
2.热值的概念及计算,比热容的概念及热量的计算
3.热机工作过程的能量转化和能量的转化守恒定律
教学
重难点
1.分子动理论的内容,固、液、气态中的扩散现象
2.比热容的物理意义,内能做功过程中能的转化
3.内燃机的基本构造和工作原理,内燃机的工作过程
教
学
过
程
一、分子热运动:
1、物质是由分子组成的。
分子若看成球型,其直径以10-10m来度量。
2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
①扩散:
不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明:
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:
防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象:
两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:
气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开:
扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。
3、分子间有相互作用的引力和斥力。
①当分子间的距离d=分子间平衡距离r,引力=斥力。
②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:
分子之间的斥力起主要作用。
③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。
固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是:
镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
(二)内能
①物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体
的内能。
②物体在任何情况下都有内能:
既然物体内部分子永不停息地运动着和
分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。
无论是
高温的铁水,还是寒冷的冰块。
③影响物体内能大小的因素:
A温度:
在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大。
B质量:
在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的
内能越大。
C材料:
在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可
能不同。
D存在状态:
在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,
物体的内能也可能不同。
注:
从某种程度上讲,内能可以理解为热能,在初中物理不要求深刻理解
内能的改变:
1、内能改变的外部表现:
物体温度升高(降低)→物体内能增大(减小)。
物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)→内能改变。
反过来,不能说内能改变必然导致温度变化。
(内能的变化有多种因素决定)
2、改变内能的方法:
做功和热传递
①做功改变内能是内能和机械能的相互转化
②热传递改变内能是内能在物体之间的转移
从能量的转化和守恒的观点来看,用热传递来改变物体的内能,实际
上是内能转移的过程
用做功的方法来改变物体的内能,实际上是机械能转化为内能的过程
A、做功改变物体的内能
①做功可以改变内能:
对物体做功物体内能增加。
物体对外做功物体
内能减少
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。
B、热传递可以改变物体的内能
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低
温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差,传递方式是:
传导、对流和辐射。
热传
递传递的是内能(热量),而不是温度。
③热传递是一个过程,物体吸热,使温度不同的物体相互接触,使温
度平衡(热平衡),因此有热平衡公式Q放=Q吸(不需要理解或记住)
④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳(J)热
传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别
由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物
体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同,前者
能的形式发生了变化,后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能区别:
△温度:
表示物体的冷热程度。
温度升高——→内能增加
不一定吸热。
如:
钻木取火,摩擦生热。
△热量:
是一个过程。
吸收热量不一定升温。
如:
晶体熔化,水沸腾。
内能不一定增加。
如:
吸收的热量全都对外做功,内能可能不变。
△内能:
是一个状态量
内能增加不一定升温。
如:
晶体熔化,水沸腾。
不一定吸热。
如:
钻木取火,摩擦生热
注:
同一物体,温度越高,内能越大;相反,同一物体,内能越大,温
度不一定大:
同一物体,温度变化时,内能也随之变化
物理中的热和生活中的热
热传递中的“热”是指:
热量热现象中的“热”是指:
温度
热膨胀中的“热”是指:
温度摩擦生热中的“热”是指:
内能(热能)
练习:
1.下述各种现象中,属于热传递改变内能的是()
A.锯条锯木头,锯条发烫B.擦划火柴,火柴头着火
C.冬天对着手呵气,手变暖D.电流通过导体,导体会发热
2.关于物体内能的改变,下列说法中正确的是()
A.只有做功才能改变物体的内能
B.只有热传递才能改变物体的内能
C.做功和热传递都能改变物体的内能
D.做功和热传递在改变物体内能上是不等效的
3.关于物体内能,下列说法中正确的是(多选)()
A.物体的内能是指物体内所有分子的动能和势能之和
B.物体内能的多少,跟物体的温度和体积都有关系
C.外界对气体做功,气体的内能一定增大
D.温度低的物体内能少
4.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
5.下列四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是()
6.如图所示,给试管里的水加热,沸腾后,水蒸气推
动活塞迅速冲出管口,水蒸气膨胀做功()
A.内能增加,温度升高,在试管口变成白色空气
B.内能减少,温度降低,在试管口液化成小水滴
C.内能增加,温度降低,在试管口液化成小水滴
D.内能减少,温度不变,在试管口液化成小水滴
7.手机中常用的电池是锂电池,这种电池可以通过多次充电而重复使用,
当利用充电器给它充电时,其能量转化情况是()
A.化学能转化为电能 B.电能转化为内能
C.电能转化为化学能 D.化学能转化为内能。
8.下面四个实验现象中,能够说明分子在不停地运动的是()
9.能量是与物质及其运动相联系的,下列能量中,与机械运动相联系的是
()
A.内能B.核能C.化学能D.水能
10.某地的火力发电厂进的是“煤”,出的是“电”,在这个过程中能量的
转化是()
A.化学能→内能→机械能→电能B.化学能→重力势能→动能→电能
C.机械能→内能→化学能→电能D.内能→化学能→机械能→电能
(三)比热容
比热容是表示“质量相等的不同物质,升高(或降低)相同的温度,吸收(或放出)的热量不相等”的这一物质的特性.即单位质量的某种物质,温度升高1℃吸收的热量,叫做这种物质的比热容,简称比热.
比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,比热容是用热量、温度、质量三个物理量来定义的,但又跟这三个物理量不成正比、反比关系,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关
水的比热容为4.2×103J(kg·℃)表示:
1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量4.2×103J,由于水的比热(容)较大,所以水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热等
Q(热量)——→焦(J)
c(比热容)——→焦每千克摄氏度(J/(kg·℃)
m(质量)——→千克(kg)
△t(变化的温度)——→摄氏度(℃)
公式:
C=
乙比热容>甲比热容乙比热容>甲比热容
只限此图只限此图
补充:
“城市尚余三伏时,秋光先到野人家”古人陆游那个时代已经觉察到城市气温暖于郊外,这就是“热岛效应”其主要原因有:
(1)城市热口密度大、工厂排放量大
(2)高楼耸立,不利于热度发散,建筑群马路水泥比热容小(3)地面水少、绿化少
经典考查:
小明在海边游泳发现,同样在烈日下,沙滩很热,而海水却比较凉,这
是为什么?
因为水的比热容较大。
水和沙相比,在同样受热或冷却的情况下,吸收或放出的热量相同,但是水的温度变化比沙小。
因此,在手太阳照射条件相同时,沙滩比海水的温度高
经典例题:
1.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜.”这句谚语反映了我国新疆的某些地区夏季昼夜汽温变化显著,而沿海地区不像内陆地区昼夜气温变那么大.其主要原因是砂石比水具有较小的()
A.热量B.密度C.比热D.内能
2.质量相等的金属块A和B,放在沸水壶中煮10min后取出,马上分别投
入质量相同、温度也相同的两杯水里,到两杯水的温度不再升高时,测
量发现放A的水温高于放B的水温,则 ()
A.金属块A的比热容大 B.金属块A原来的温度高
C.金属块A有较多的热量D.金属块A有较好的导热性
3.用两个酒精灯分别给质量相等的甲、乙两种物质加热,若在相等的时间
内,它们吸收的热量相等,则下列判断正确的是()
A.甲、乙两种物质的比热一定相等
B.甲、乙两种物质的温度变化一定相等
C.温度变化大的物质比热大
D.温度变化大的物质比热小
4.初温相同,质量也相同的水和铜块,吸收相等的热量后,再将铜块投入
水中,则会出现()
A.铜块放热,水吸热B.铜块吸热,水放热
C.铜块与水之间不发生热传递D、水的内能传递到铜块上
5.如图所示把凉牛奶放在热水中加热,经过一段较长时间,它们的温度随时间变化的图像如图所示,下列说法中正确的是
A.水和牛奶最后温度相同
B.水的温度变化比牛奶大
C.牛奶温度变化比水慢
D.甲是牛奶温度变化图像
(四)热机
吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程
内燃机功工作的四次冲程,有两次能量的转换,一次是压缩冲程:
机械能转化为内能;另一次是做功冲程:
内能转化为机械能
热机的效率:
热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之
比叫做热机的效率。
汽油机和柴油机的比较:
汽油机
柴油机
不
同
点
构造:
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程:
活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。
(五)燃料的热值
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值
关于热值的理解:
① 对于热值的概念,要注重理解“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料
完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料:
说明热值与燃料的种
类有关。
完全燃烧:
表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成
内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特,同时反映出不同燃料燃烧过
程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它是燃料本身的
一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均
无关。
对于某种燃料热值是固定不变的
热值的表示:
酒精的热值是3.0×107J/kg,
它表示:
1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J
煤气的热值是3.9×107J/m3,
它表示:
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J
公式:
Q=mq
实际中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题
Q(热量)——→焦(J)
M(质量)——→千克(kg)
q(热值)——→J.kg7
炉子的效率问题:
① 定义:
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式:
η=Q有效/Q总=cm(t-—t0)/qm′
计算燃料燃烧放热:
Q放=质量×燃烧值.
经典考查:
火箭常用液态氢做燃料,是因为:
液态氢的热值大,体积小便于储存和
运输
甲内燃机比乙内燃机的效率高,表示工作时间相同,甲耗油较少
练习:
1.单缸四冲程汽油机工作时,有些冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的
飞轮的惯性来完成,只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的,这
个冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程
C.做功冲程D.排气冲程
2.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
3.在四冲程内燃机的一个工作循环中,存在着机械能转化为内能的过程,
也存在着内能转化为机械能的过程,这两个能量转化的过程分别存在
于()
A.吸气冲程和排气冲程B.吸气冲程和压缩冲程
C.压缩冲程和做功冲程D.做功冲程和排气冲程
4.下图所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是()
A.乙、甲、丁、丙B.甲、乙、丙、丁
C.乙、丁、甲、丙D.甲、丁、乙、丙
5.有经验的柴油机维修师,不用任何仪器,只是靠近柴油机排气管口观察
和闻一下,并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度,就能初步判
断这台柴油机的节能效果。
在同样负荷的情况下,关于柴油机的节能效
果,下列判断中正确的是()
A.尾气的温度越高,柴油机越节能
B.尾气的温度越低,柴油机越节能
C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能
D.尾气的颜色越发黑,柴油机越节能
6.甲物质的比热大于乙物质的比热,下面说法正确的是()
A.若甲、乙质量相同,则甲比乙放出的热量多
B.若甲、乙降低的温度相同,则甲比乙放出的热量多
C.若甲、乙的质量相同,初温相同,甲比乙放出的热量多
D.若甲、乙质量相同,放热相同,则甲比乙降低的温度少
(五)能量的转换和守恒
1、然界存在着多种形式的能量。
尽管各种能量我们还没有系统地学习,
但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现
象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化
学能等。
2、在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所
熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。
在热传递过程中,高
温物体的内能转移到低温物体。
运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲
球的机械能转移到乙球。
在这种转移的过程中能量形式没有变。
3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。
小朋友滑滑梯,由于摩擦
而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械
能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃
烧释放的化学能,转化成电能;在核电站,核能转化为电能;电流通
过电热器时,电能转化为内能;电流通过电动机,电能转化为机械能。
4、能量守恒定律:
能量既不会消灭,也不会创生,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另一个物体,而在转化和转
移的过程中,能量的总量保持不变。
能源分类:
1、按能源的产生方式可分为:
一次能源:
可以从自然界直接获得。
如:
化石能源、风能、太阳能、
地热能、核能
二次能源:
无法从自然界直接获得,必须通过一次能源的消耗才能得
到。
如:
电能
2、按能源是否可再生分为:
不可再生能源:
不可能在短期内从自然界得到补充。
如化石能源、核能
可再生能源:
可以在自然界源源不断的得到。
如:
水的动能、风能、太
阳能生物质能。
3、化石能源:
千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的
能源。
如:
煤、石油、天然气。
4、生物质能:
由生命物质提供的能量。
四、能源革命
1、能源革命
①第一次能源革命:
钻木取火
②第二次能源革命:
蒸汽机的发明
③第三次能源革命:
核能的利用
2、能量转移的方向性
能量的转化、能量的转移,都是有方向性的。
五、能源与可持续发展
1、21世纪的能源趋势
“能源危机”正向我们走来,我们要节约能源,保护地球,积极开发新能源。
2、能源消耗对环境的影响
3、未来的理想能源满足的条件:
①必须足够丰富,可以保证长期使用;②必须足够便宜,可以保证多数人用得起;③相关的技术必须成熟,可以保证大规模使用;④必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境。
4、未来理想的能源
太阳能
1、太阳能:
在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的
核能。
2、利用太阳能的方式
①间接利用:
化石能源
②直接利用:
a集热b太阳能电池
经典考查:
①太阳能是通过辐射的方式将热量传递到地球,太阳内部进行大规模
的聚变反应,释放出的和能以光和热的形式,从太阳表面辐射出来,
这就是太阳能
②获得核能有两个途径:
(1)重核裂变
(2)轻核聚变
③化石能源、核能会月用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,
所以它们属于一次能源。
而水的动能(又叫机械能)、风能、太阳能、
生物质能,额可以在自然界里源源不断地得到,它们属于二次能源
核能:
1、原子的组成
物质由分子组成,分子又由原子组成。
原子由质子、中子、电子组成。
质子带正电荷,电子带负电荷,中子不带电。
2、核能:
原子核分裂或聚合所释放出的能量。
3、获得核能的途径
裂变:
质量较大的原子核分裂成多个新的原子核,并释放出核能。
应用:
核反应堆(链式反应可控制)、原子弹(链式反应不可控制)。
聚变:
多个质量较小的原子核结合成新的原子核,并释放出核能。
应用:
氢弹。
(核聚变到目前尚无法实现控制)。
核电站的发电原理及核电的特点:
利用核能发电的电站叫核电站。
核电站是利用原子裂变的链式反应产生的能量来发电的。
核燃料的能量密集,质量很少的核燃料就可以发出很多的点,这是其有点。
核能发电要防止发射线的泄漏,核废料要处理妥善,以免造成环境污染。
(1)在第一回路的核反应堆的外围,有一层厚厚的水泥防护层,起作用是防止核泄漏和核辐射
(2)冷凝器中发生的物态变化是液化;这是水要放热
(3)在第二回路中,用水做循环剂的原因是水的比热容较大
核电站的能量转换:
核能→内能→机械能(动能)→电能
课后作业:
1有一支用毕没有甩过的体温计,读数停留在38.2℃,被误用来测量病人
的体温。
病人实际体温是37.8℃,体温计读数是______℃;如果病人实
际体温是38.5℃,体温计读数是______℃。
2使用温度计前,要先观察它的________,并认清它的________;在用温度计测量液体的温度时,要使温度计的________全部浸入被测液体中
3图13所示是在我国南极“中山站”某次观测到的温度计的示意图,此时温度计指示的“中山站”的气温是________℃。
4丁香树开花时,我们很远就能闻到丁香花的香味,这是说明_____现象,说明__________________________
5内燃机的大量使用,促进了社会的进步,使
人们享受了现代文明,但在使用内燃机的同
时又给人类带来了污染,这主要是指_______
污染和________污染在内燃机工作过程中,
由图3所示的内燃机能流图可以看出,它的
能量损失所占的百分比是:
废气内能35%,散热损失30%,机械损失
10%,则内燃机的热机效率是________我们在高效利用能源的同时,
也必须重视保护环境
6.2003年2月1日,美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回大气层后,舱
体温度急剧升高,最后导致航天飞机解体这是通过________方式改变
了它的内能
7柴油机工作的四个冲程中,________冲程是燃气对活塞做功,此过程是
将________能转化为________能
8火柴可以擦燃,也可以放在火上点燃,前者是用_____方式使火柴头温
度升高而点燃的,后者是用_____方式使火柴头温度升高而点燃的。
9冬天人们常用两手搓擦取暧,这表明通过______方式可以改变物体的内
能;用热水袋也能给手取暧,这表明通过_____方式也可以改变物体的
内能。
10用太阳能热水器给40千克的水加热,水温由18℃升高到36℃,水吸
收的热量是________焦耳。
若用燃烧值为3.0×107焦耳/千克的煤给水
加热,其效率为20%,则需要燃烧约________千克煤。
11在我国实施的“西气东输”工程中,西部地区的天然气被输送到缺乏
能源的东部地区天然气与煤相比,从热学角度分析它突出的优点是
________;从环保角度分析它突出的优点是________(天然气、煤的
热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg)
12黑龙江省地处高寒地区,冬天室内的暖气用热水循环供热,而不用其
他液体,是因为________;在降低相同温度时,水比等质量的其他液体
放出的热量________
13保温桶内装有质量为50千克、温度为95℃的热水,水面下0.5米深处
的水笼头受到水的压强为__________帕。
过了一段时间后,桶内水的温
度降为85℃,那么水放出的热量为__________焦,水的内能__________(选填“增加”、“不变”、或“减少”)。
〔c水=4.2×103焦/(千克·℃)〕
14柴油机的效率比汽油机高,是由于 ( )
A柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B柴油的比热比汽油的比热大
C柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高
D柴油的密度比汽油的密度大
15在内燃机工作的四个冲程中,发生内能和机械能相互转化的是( )
A吸气冲程和压缩冲程B压缩冲程和做功冲程
C做功冲程和排气冲程D排气冲程和吸气冲程
16今年2月1日,美国“哥伦比亚号”航天飞机失事坠毁据专家推断,
这次失事的主要原因是航天飞机的隔热层在起飞时受燃料箱上掉下的
一块泡沫状物体碰撞而受损,从而在返航进入大气层时机体升温过高,
最终导致了人类航天史上的一大悲剧这种推断认为:
机体升温、内能
增大的原因是( )
A与大气摩擦做功 B大气密度过大
C大气温度过高 D大气压强过大
17下面列举的现象中,由于做功使物体的内能发生改变的是( )
A酒精涂在手背上觉得凉B把铁钉钉进墙里,铁钉变热
C水被太阳晒热D烧红的铁块放在冷水中,铁块温度降低
18下列实例中,属于用热传递的方法改变物体内能的是( )
A地球外的石块,坠入地球的大气层,成为流星
B凉鸡蛋泡在热
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