物理内能.docx

物理内能.docx

《物理内能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理内能.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

物理内能

一、内能的初步概念：

1、内能：

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：

①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。

②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。

③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。

④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。

4、内能与机械能不同：

机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关

内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。

5、热运动：

物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

现象：

温度越高扩散越快。

说明：

温度越高，分子无规则运动的速度越大。

二、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。

（因为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。

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会增加。

物体对外做功物体内能会减少。

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。

（Ｗ＝△Ｅ）

④解释事例：

钻木取火：

使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。

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热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。

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。

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

三、热量：

1、比热容：

⑴定义：

单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

⑵物理意义：

表示物体吸热或放热的本领的物理量。

⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：

1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J。

⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大。

2、计算公式：

Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）

3、热平衡方程：

不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放

四、内能的获得——燃料的燃烧

燃料燃烧：

化学能转化为内能。

五、热值

1、定义：

1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

2、单位：

J/kg

3、关于热值的理解：

①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“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性，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。

3、公式：

Q＝mq（q为热值）。

实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。

4、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。

5、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

6、炉子的效率：

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′

六、内能的利用

1、内能的利用方式：

⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。

2、热机

定义：

利用燃料的燃烧来做功的装置。

能的转化：

内能转化为机械能

蒸气机——内燃机——喷气式发动机

3、内燃机：

将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。

它主要有汽油机和柴油机。

4、内燃机大概的工作过程：

内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：

吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

5、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。

公式：

η=W有用/Q总=W有用/qm

提高热机效率的途径使燃料充分燃烧

机件间保持良好的润滑、减小摩擦

尽量减小各种热量损失

6、汽油机和柴油机的比较：

【典例详解】

例1、对以下现象解释不正确的是（）

A、萝卜放在泡菜坛里会变咸，这个现象说明分子是运动的

B、两块表面干净的铅块压紧后会结合在一起，说明分子间存在斥力

C、两杯质量相同的热水和冷水，往其中各加一块糖，过一会儿品尝，热水较甜--温度越高，热运动越剧烈

例2、甲、乙两个冰块的质量相同，温度均为0℃。

甲冰块位于地面静止，乙冰块静止在10米高处。

这两个冰块（）

　　A.机械能一样大B.乙的机械能大C.内能一样大D.乙的内能大

例3、关于热量、温度、内能之间的关系，下列说法正确的是　（　　）

　　A．物体温度升高，内能一定增加B．物体吸收热量，温度一定升高

　　C．物体温度不变，一定没有吸热D．物体温度升高，一定吸收热量

例4、一箱汽油用掉一半后，关于它的说法下列正确的是（）

A．它的密度变为原来的一半B．它的比热容变为原来的一半

C．它的热值变为原来的一半D．它的质量变为原来的一半

例5、在热传递的过程中，传递的能量总是从

A．质量大的物体传到质量小的物体B．密度大的物体传到密度小的物体

C．温度高的物体传到温度低的物体D．比热大的物体传到比热小的物体

例6、质量为0.5kg的水，温度从60℃降至40℃，会放出______J的热量。

若将这部分热量全部被初温为10℃、质量为0.7kg的酒精吸收，则酒精的温度将上升______℃。

[酒精的比热容为2.4×103J／（kg·℃），水的比热容为4.2×103J／（kg·℃）]

例7、铝的比热是0.88×103焦/（千克·℃），水的比热是4.2×103焦/（千克·℃）．质量为0.3千克的铝锅中放有2千克的水，把它们从20℃加热到80℃时，求：

（1）铝锅需要吸收多少热量？

（2）水需要吸收多少热量？

（3）一共需要吸收多少热量?

例8、下列事例中，用做功方法改变物体内能的是（）

A．酒精涂在手上觉得凉B．冬天晒太阳，人感到暖和

C．锯木头时，锯条会发烫D．烧红的铁块温度逐渐降低

例9、关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（）

①在做功冲程中，是机械能转化为内能

②在做功冲程中，是内能转化为机械能

③只有做功冲程是燃气对外做功

④汽油机和柴油机的点火方式相同

以上说法中正确的是

A．只有②③B．只有①③月份C．只有②④D．只有②③④

【精题演练】

1、人们用冷水冷却汽车发动机，用热水取暖，主要是因为水的____较大。

通常情况下，与同等质量的其他物质构成的物体相比，升高或降低相同温度，水吸收或放出的热量较____（填“多”或“少”）。

2、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。

该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。

若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：

（1）专用车牵引力所做的功。

（2）已知热机效率η＝

（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？

【考题预测】

1、根据表中几种物质的比热容，判断下列说法中不正确的是

A.制作体温计常用水银做介质，原因之一是水银的比热容小

B.北方楼房中的暖气用水做介质，利用了水的比热容大的特性

C.由于水比沙石的比热容大，所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大

D.由于水比冰的比热容大，所以冷却食品时0oC的水比0oC的冰效果好

2、冰壶比赛时两名队员在冰壶前方“刷冰”,通过的方式改变冰的内能,使表面的冰成薄薄的一层水（填物态变化名称），这样就能够减小冰壶与冰面之间的，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动.

3、根据图中提供的信息回答下列问题。

（1）问题：

塞子冲出试管后为什么继续向前运动？

回答：

；

（2）问题：

塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？

回答：

；

（3）提出一个与物态变化有关的问题并回答。

问题：

？

回答：

。

【真题训练】

1、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）

A.温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小

B.物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变

C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体

D.物体的温度越高，所含热量越多

2、两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体．用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示（）

A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容

B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同

C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量

D．加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高的多

3、2009年全球范围流行“甲流”，市有关部门要求各校师生进行“晨检”。

图中是某同学测量体温的结果，示数是，体温计的工作原理是：

4、若以太阳能热水器内装100kg、温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则热水器内的水吸收了J的太阳能；这是通过

的方式改变了水的内能。

5、（2010．烟台）如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）

6、2010年4月20日夜间，位于墨西哥的钻井平台安生爆炸，造成原油大量泄漏，载至5月27日已漏出的原油约6.3×107Kg，给该地区造成巨大的生态灾难和经济损失，已知原油的热值为4.4×107J/Kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。

求：

（1）假设这些泄漏的原油完全燃烧，放出的热量约为多少？

（2）假设放出的这些热量全部被水吸收，可以使多少质量的水从10℃升高到100℃？