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15热学复习
第十五讲热学复习
一、中考要求
(一)本单元的重点和难点
热学部分是升学考试中重要的一部分内容,每次升学考试都要占到15分左右,这部分内容比较零碎,要求记住的东西较多,而且由于本单元的知识都以现象为主,因此涉及到的实验较多,对这些实验现象和实验现象所说明的物理问题都要很清楚,因此每年升学考试这部分内容都满分也不很容易。
本单元的重点是:
物态变化以及吸放热情况;比热容的概念;温度计的使用以及改变内能的两种方法。
本单元的难点是理解改变物体内能的两种方式。
(二)升学考试要求:
从历年来升学考试情况来看,本单元的考试多以选择题、填空题和实验题为主,而热量计算每年都要考查一道计算题。
随着现在对实验探究要求的增强,对热学中的实验探究也要重点复习。
二、重点知识讲解
(一)本单元知识结构
(二)知识讲解
1.温度、温度计
(1)温度
温度:
表示物体的冷热程度.
摄氏温度的规定:
在1.01×105Pa的压强下,冰水混合物的温度规定为0度,沸水的温度规定为100度,在0度和100度之间分成100等分,每1份就是1摄氏度(℃).
(2)温度计
正确使用方法:
①选用合适的量程,认清最小分度值。
②测量时,温度计的玻璃泡与被测物体充分接触,③读数时,温度计的玻璃泡不能脱离被测物体(体温计除外),且液柱稳定后再读数。
2.物态变化
(1)熔化和凝固:
物质由固态变为液态的过程叫熔化,熔化过程吸热;物质由液态变为固态的过程叫凝固,凝固过程放热。
晶体和非晶体在熔化(或凝固)时不同,晶体有一定的熔点(或凝固点),非晶体没有。
同一晶体,熔点和凝固点相同;不同的晶体,熔点(或凝固点)一般不同。
(2)汽化和液化
物质由液态变为气态叫汽化,汽化过程吸热;物质由气态变为液态叫液化,液化过程放热。
汽化的两种方式:
蒸发和沸腾
影响液体蒸发快慢的因素:
①液体温度的高低。
②液体表面积的大小。
③液体表面空气流动的快慢。
液体沸腾时的温度叫沸点。
沸点与压强有关,压强增大沸点升高,压强减小沸点降低。
使气体液化的两种方法:
降低温度,压缩体积。
(3)升华和凝华:
物质有固态变为气态叫升华,升华过程吸热;物质由气态变为固态叫凝华,凝华过程放热。
对于这部分知识,由于比较零散,因此要结合具体实例记住物态变化的三个过程,这部分知识与生活实际联系比较紧密,因此要能够从一些热学现象中判断物态变化的具体形式和吸放热情况。
例题1 夏天,打开冰箱门时,会看到冰箱门处有“白气”,这是属于下面的哪种物态变化
A.熔化 B.汽化 C.液化 D.升华
解析:
空气中有大量的水蒸气,打开冰箱门时,冰箱门附近空气中的水蒸气遇冷放热,形成许许多多的小水滴,悬浮在空气中,这就是我们看到的“白气”。
可见,“白气”是水蒸气液化的现象。
答案:
C
提示:
很多同学误认为“白气”是水蒸气,水蒸气是空气的组成部分,人们用肉眼是看不到的。
那么,“白气”是什么呢?
“白气”是许许多多的水滴悬浮在空气中形成的小雾滴。
即在一定的条件下,水蒸气遇冷变成水,就形成了“白气”。
如:
水烧开时,从壶嘴里冒出的“白气”;冬天,人们呼出的“白气”都是水蒸气遇冷放热,形成的小水滴的集合,所以,“白气”的形成,是水蒸气液化的结果。
例2:
(无锡)小明同学在做完“观察水的沸腾”实验后又进一步探究了沸水自然冷却过程中温室随时间的变化情况,他将实验数据记录在下表中.
小明通过描点画出图示的水温随时间
变化的曲线.
(1)根据表中的数据可推知,小明做上述实
验时的环境温度(即室温)应在_______℃
左右.
(2)根据图示水温随时间变化的曲线.可知沸
水在自然冷却过程中温度随时间变化的特
点是:
_________。
解析:
本题是一道典型的探究题目,要求根据实验数据分析实验结论。
根据实验数据分析实验结论要清楚实验数据的特点,具体解答如下:
(1)本题要求从数据中分析环境温度,要明确水降温条件是由于水的温度与环境温度存在着温度差,因此水要放热,周围空气要吸热,当水的温度与周围空气的温度相同时,则水的温度将不再下降。
理解了这一点我们就可知道实验数据中水的温度降低到22℃时,就不再下降,因此可以推断当时的环境温度为22℃。
(2)从图线上可知,前10分钟内,曲线比较“陡”,表明温度下降的较快;而后温度下降的逐渐变慢,最后温度不再下降。
因此温度随时间变化的特点是:
当水的温度较高时,在一定时间内温度下降的多,水的温度较低时,在相同的时间内,温度下降得少。
例3:
(佛山)在卫生间里洗过热水澡后,室内的玻璃镜面变得模糊不清,过了一段时间,镜面又变得清晰起来。
镜面上发生的这两种现象的物态变化是:
A.先液化,后汽化B.先汽化,后液化C.只有液化D.只有汽化
解析:
本题考查物体的物态变化,首先要清楚,开始洗澡时,卫生间内的水蒸气较多,相对来说玻璃的温度较低,卫生间内的空气温度较高,因此温度较高的水蒸汽遇到温度较低的玻璃要液化,使得玻璃上会附着很多的小水滴,使得玻璃模糊不清;过一段时间后,玻璃上的小水滴又蒸发变成了水蒸汽,因此这时候玻璃又变得清晰起来。
正确选项A。
练习:
1.关于晶体和非晶体的熔化,下面说法中错误的是( )
A.晶体有熔点,非晶体没有熔点
B.晶体熔化过程中温度不变,非晶体熔化过程中温度不断升高
C.晶体熔化时不需要吸热,非晶体熔化时需要吸热
D.晶体和非晶体的熔化都是物质有固态变成液态的过程
2.冬天,将一杯水放在室外,在水结冰的过程中( )
A.水的温度升高
B.水的温度降低
C.冰、水混合物的温度总是0℃
D.冰、水混合物的温度低于0℃
3.冰常用来做冷却剂,主要原因是( )
A.冰比水凉 B.冰善于传热
C.冰熔化时要吸热 D.冰熔化时要放热
4.下面的物态变化中,需要放热的是( )
A.熔化 B.汽化 C.液化 D.升华
5.寒冷的冬天,房间门窗玻璃的内表面往往会结一层冰花,这是( )
A.液化现象 B.升华现象 C.凝固现象 D.凝华现象
6.下列说法中正确的是( )
A.物体吸热后,温度一定升高
B.发生物态变化时,物体一定吸热
C.-20℃的冰吸热后不会立即熔化
D.物体放热后温度一定降低答案:
1.C2.C3.C4.C5.D6.C
3.分子动理论 内能
(1)分子动理论 物质是由分子构成的,分子永不停息的做无规则的运动,分子之间有相互作用的引力和斥力。
(2)扩散 两种不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。
扩散现象说明分子是永不停息地运动的。
温度越高,分子运动的越快,扩散现象进行的越快。
(3)内能
分子具有的动能和势能的总和称为分子的内能
改变物体内能的两种方法:
做功和热传递
说明:
用做功或热传递来改变物体的内能是等效的,但它们改变内能的实质不同,用做功的方法改变物体的内能,是不同形式的能之间的转化,用热传递的方法改变物体的内能,是内能的转移。
例题1“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”。
这两句诗中的第一句反映了物理中的什么现象?
解析:
花气袭人说明人们闻到了花香气味,花朵分泌的花香油分子运动到空气中,人们就闻到了香味,这是物理中的扩散现象。
其次,句子还反映了温度越高,分子运动越快,即扩散越快的现象。
例2 下列所举的实例中,不能说明通过做功改变物体内能的是( )
A.锯木头时锯条会发热 B.酒精涂在手臂上觉得凉
C.卫星残骸坠入大气层时烧毁D.划火柴
解析:
用锯锯木头时,锯条与木头之间有摩擦,人们要克服摩擦而做功,使锯条和木头的温度升高。
这一过程是机械能转化为内能。
选项A不正确。
酒精涂在手臂上,酒精要蒸发,酒精蒸发时,要从手臂上吸热,手臂因放热温度降低。
这一过程,是手臂的内能转移给酒精,不是通过做功的方法改变物体内能的,选项B正确。
卫星残骸坠入大气层时,残骸在大气中运动与大气产生摩擦,使残骸的温度升高,这一过程,是机械能转化为内能,选项C不正确。
同理,划火柴时,也是机械能转化为内能,选项D不正确。
例3:
(南通)下列事例中,能说明分子在不停地作无规则运动的是()
A.汽车驶过后,公路上扬起灰尘
B.打开香水瓶瓶盖后,屋内充满香味
C.分析土壤时,将土样放入水中,水变混浊了
D.早晨的江面,雾气弥漫
解析:
分子运动的宏观表现就是分子的扩散运动,打开香水瓶后,由于香水分子作无规则运动,因此一段时间后,屋内会充满香味,这是分子运动的结果。
选项B正确。
练习:
1.下列现象中,不能说明分子运动的是( )D
A.糖在水中溶解B.湿衣服晾干
C.路过加油站闻到汽油味D.春天,北京地区的沙尘暴
2.冬天双手合在一起来摩擦,是利用______方法使手温升高的;在火炉旁烤火,手的温度也会升高,这是利用________方法改变物体内能的。
(做功;热传递)
4.热量 热机
(1)热量
在热传递的过程中,传递能量的多少,叫热量。
热量的国际单位:
焦耳(J)
(2)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。
定义:
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。
或
比热容的单位:
J/(kg·℃)
比热容是物质的一种特性,对于同一种物质比热容一般是不变的,对于不同的物质比热容一般是不同的。
(3)热量计算公式
吸热公式:
或
放热公式:
或
(4)燃料燃烧放热
热值:
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
热值反映了燃料燃烧时放热的本领。
不同的燃料,热值一般不同。
计算某种燃料燃烧放出的热量Q放=燃料的热值×燃料的质量
(5)热机
热机:
将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
四冲程内燃机的一个工作循环包括:
吸气、压缩、做功和排气四个冲程。
其中,压缩冲程是机械能转化为内能,做功冲程是内能转化为机械能,即:
在热机的四个冲程中,只有做功冲程热机对外做功。
热机的效率
例1 质量是100g、温度是80℃的铝快,温度升高了20℃,它吸收了多少热量?
〔C铝=0.88×103J/(kg·℃)〕
解析:
=0.88×103J/(kg·℃)×0.1kg×20℃
=1760J
说明:
尽管热学计算并不难,但是由于公式中涉及到的物理量较多,涉及到的单位较多,因此在具体计算过程中也很容易出现错误,要特别注意。
例题5 质量和温度均相同的铁块和铝快,吸收相同的热量后相互接触,(铝的比热容>铁的比热容)则( )
A.热从铝快传到铁块
B.热从铁块传到铝快
C.铁块和铝块之间没有热传递
D.条件不足,无法判断
分析与解:
m相同,∵c铁 ∴△t铁>△t铝 初温相同,铁末温高 ∴ 热从铁传向铝。 选项B正确。 例2 质量和温度均相同的铁块和铝快,吸收相同的热量后相互接触,(铝的比热容>铁的比热容)则( ) A.热从铝快传到铁块B.热从铁块传到铝快 C.铁块和铝块之间没有热传递D.条件不足,无法判断 解析: m相同,∵c铁 ∴△t铁>△t铝 初温相同,铁末温高 ∴ 热从铁传向铝。 选项B正确。 例3: (泉州)汽油机工作的四个冲程中,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 解析: 汽油机工作过程中,又两个冲程发生了能量转化,一个是压缩冲程,将机械能转化为气体的内能;另一个是做功冲程,将内能转化为机械能。 本题的正确选项C。 三、小结 本单元复习了热学的基本知识,这部分知识在升学考试中一般都以中低档题的形式出现,因此在升学考试中这部分的分数是不能丢的,由于这部分知识比较零散,因此要求记住的东西很多,而且这部分内容与生活实际联系又比较紧密,因此能够记住生活中常见的热学现象也是必需的。 热学部分,主要以物态变化和内能为主,要将这两部分内容确实掌握。 四、单元测验 1.在很冷的地区,要用酒精温度计而不是水银温度计,是因为( ) A.酒精比水银的密度小 B.酒精比水银的沸点低 C.酒精比水银的熔点高 D.酒精比水银的凝固点低 2.图2—1所示的是固态的物质的温度随加热时间变化的图像,其中是晶体熔化图像的是( ) 图2—1 3.关于熔化和凝固,下面的说法中正确的是( ) A.每一种物质都有熔点 B.不同的晶体熔点一般不同 C.晶体在熔化过程中不需要吸热 D.非晶体在熔化过程中吸热不升温 4.下列说法中正确的是( ) A.物体吸收了热量,它的温度一定升高 B.物体放出了热量,它的温度一定降低 C.物体的温度不变,它一定没有吸热也没有放热 D.物体放出了热量,它的温度可能不变 5.关于影响液体蒸发快慢的因素,下列的说法中错误的是( ) A.液体温度的高低 B.液体质量的多少 C.液体表面上方空气流动的快慢 D.液体表面积的大小 6.在室温下,把一支温度计从酒精中取出,这支温度计的示数将( ) A.一直升高 B.一直降低 C.先升高后降低 D.先降低后升高 7.夏天,剥开冰棍纸,可以看到冰棍周围冒“白气”,这种现象是( ) A.熔化 B.升华 C.液化 D.汽化 8.在下面列举的现象中,不属于升华的是( ) A.寒冷的冬季,玻璃上结冰花 B.冰冻的湿衣服逐渐变干 C.碘被加热时变成碘蒸气 D.萘制的卫生球日就变小 9.下列说法中正确的是( ) A.0℃的水仍然能够蒸发 B.0℃时水停止蒸发 C.水在结冰过程中温度保持不变 D.将一杯水倒掉一半,水的比热容不变 10.质量相同的甲、乙两个物体,当它们( ) A.吸收的热量相同时,升温多的比热容大 B.升温相同时,吸收热量多的比热容小 C.放出热量相同时,比热容大的降温多 D.降温相同时,比热容大的放热多 11.甲、乙两铁块,质量之比1∶2,吸收的热量之比3∶5,那么它们升高的温度之比是( ) A.6∶5 B.5∶6 C.3∶10 D.10∶3 12.下面关于能量转化的说法中正确的是( ) A.壶中的水沸腾时,壶盖不断地跳动,是水的势能转化为壶盖的内能 B.用打气筒给轮胎打气时,打气筒发热是机械能转化为内能 C.陨石进入大气层成为流星时,是内能转化为机械能 D.用锯锯木头时,锯条发热是内能转化为锯的动能 13.下面的事例中,不是因为分子的无规则运动所引起的现象是( ) A.夏天,洗过的衣服经过晾晒变干了 B.人可以闻到远处传来的饭菜香味 C.把糖块放在水中,过一段时间水变甜了 D.擦黑板时,粉笔末在空中上下飘动 14.铁块和水的质量和初温相同〔c铁=0.46×103J/(kg·℃) c水=4.2×103J/(kg·℃)〕,若它们吸收相同的热量后,将铁块投入水中,下面的说法中正确的是( ) A.铁块放热,水吸热 B.水放热,铁块吸热 C.它们之间没有热传递 D.条件不足,无法判断 15.如图2—2所示,用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和煤油加热,使水和煤油升高相同的温度,给水加热的时间要长一些,这说明( ) A.水比煤油的温度高 B.水比煤油的比热容大 C.水比煤油的密度大 D.水比煤油的吸热本领差 图2—2 16.几种晶体的熔点如下表所示,由表中的数值可以得出正确的结论是( ) 单位: ℃ 水银 铜 酒精 钨 铝 钢 纯铁 -39 1083 -117 3410 660 1350 1356 A.纯铁掉入钢水中一定能够熔化 B.水银温度计在气温为-40℃的地方不能再使用 C.白炽灯内的灯丝用钨制作,因为它的熔点较高 D.在660℃时,铝是液态 二.填空题 1.高压锅是利用 的道理制成的。 2.液化石油气是在常温下采用 方法使它成为液体储存在钢罐里的。 液化的另一种方法是 。 3.一根铁丝不容易被拉断,是因为 。 4.手凉时,双手互相搓一搓,就觉得暖和,这是通过 的方法使手的内能增加的。 5.“在标准大气压下,水的沸点为100℃。 ”这句话意味着,在 下,水的沸点不同。 6.将烧红的铁块放入冷水中,会听到“嗤”的一声,同时看到水面上冒出一股“白烟”,在这个过程中,水先后发生的物态变化是 和 。 7.洗手后,用热风干手器,可使手很快变干,其主要原因是: 热风干手器加快了 ,提高了 。 三.实验题 1.在某一地区做观察水的沸腾实验,得到的实验数据记录在下表中,在图2—3中的方格纸上以时间为横轴,温度为纵轴,根据表中数据作出水的沸腾图像。 (1)从水的沸腾图像得出,这一地区水的沸点是 。 (2)这一地区水的沸点低于100℃的原因是 。 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 温度/℃ 28 39 57 74 88 95 95 95 93 87 图2—3 2.图2—4表示某晶体的熔化图像,由图像可知, 段是熔化过程, 段是固态升温过程,第2分末此物质处于 态,第8分末此物质处于 态,熔化需要 分钟,此物质的凝固点是 。 图2—4 3.为了研究物质的某种特性,某小组的同学先作如下实验: 他们在甲、乙两支完全相同的烧杯中分别放入100克和200克的温水,实验时,让它们自然冷却,并利用温度计和计时器测量水的温度随时间变化情况,记录数据分别如表一、表二所示。 (设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等) 表一 m1=100g 时间(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 温度(℃) 36 35 34 33 32 31 30 30 30 降低温度(℃) 0 1 2 3 4 5 6 6 6 表二 m2=200g 时间(分) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 温度(℃) 36 35 34 33 32 31 30 29 28 28 降低温度(℃) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 (1)分析比较表一和表二的数据可知,实验时,两杯水所处环境的温度是 。 (选填“相同”或“不通”) (2)分析比较表一和表二的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件,可得出的初步结论是 。 (3)分析表一(或表二)中第二列和第四列的数据及相关条件,可得出的初步结论 是 。 (4)进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件,还可得出的初步结论 是 。 四.简答计算题 1.冬天,向手心呵气,手感到热;夏天,向手心吹气,手感到凉,为什么? 2.质量是500g的某种液体,温度从80℃降低到20℃时,放出了7.2×104J的热量,求这种液体的比热容。 1.在很冷的地区,要用酒精温度计而不是水银温度计,是因为( ) A.酒精比水银的密度小 B.酒精比水银的沸点低 C.酒精比水银的熔点高 D.酒精比水银的凝固点低 2.图2—1所示的是固态的物质的温度随加热时间变化的图像,其中是晶体熔化图像的是( ) 图2—1 3.关于熔化和凝固,下面的说法中正确的是( ) A.每一种物质都有熔点 B.不同的晶体熔点一般不同 C.晶体在熔化过程中不需要吸热 D.非晶体在熔化过程中吸热不升温 4.下列说法中正确的是( ) A.物体吸收了热量,它的温度一定升高 B.物体放出了热量,它的温度一定降低 C.物体的温度不变,它一定没有吸热也没有放热 D.物体放出了热量,它的温度可能不变 5.关于影响液体蒸发快慢的因素,下列的说法中错误的是( ) A.液体温度的高低 B.液体质量的多少 C.液体表面上方空气流动的快慢 D.液体表面积的大小 6.在室温下,把一支温度计从酒精中取出,这支温度计的示数将( ) A.一直升高 B.一直降低 C.先升高后降低 D.先降低后升高 7.夏天,剥开冰棍纸,可以看到冰棍周围冒“白气”,这种现象是( ) A.熔化 B.升华 C.液化 D.汽化 8.在下面列举的现象中,不属于升华的是( ) A.寒冷的冬季,玻璃上结冰花 B.冰冻的湿衣服逐渐变干 C.碘被加热时变成碘蒸气 D.萘制的卫生球日就变小 9.下列说法中正确的是( ) A.0℃的水仍然能够蒸发 B.0℃时水停止蒸发 D.水在结冰过程中温度保持不变 D.将一杯水倒掉一半,水的比热容不变 10.质量相同的甲、乙两个物体,当它们( ) A.吸收的热量相同时,升温多的比热容大 B.升温相同时,吸收热量多的比热容小 C.放出热量相同时,比热容大的降温多 D.降温相同时,比热容大的放热多 11.甲、乙两铁块,质量之比1∶2,吸收的热量之比3∶5,那么它们升高的温度之比是( ) A.6∶5 B.5∶6 C.3∶10 D.10∶3 12.下面关于能量转化的说法中正确的是( ) A.壶中的水沸腾时,壶盖不断地跳动,是水的势能转化为壶盖的内能 B.用打气筒给轮胎打气时,打气筒发热是机械能转化为内能 C.陨石进入大气层成为流星时,是内能转化为机械能 D.用锯锯木头时,锯条发热是内能转化为锯的动能 13.下面的事例中,不是因为分子的无规则运动所引起的现象是( ) A.夏天,洗过的衣服经过晾晒变干了 B.人可以闻到远处传来的饭菜香味 C.把糖块放在水中,过一段时间水变甜了 D.擦黑板时,粉笔末在空中上下飘动 14.铁块和水的质量和初温相同〔c铁=0.46×103J/(kg·℃) c水=4.2×103J/(kg·℃)〕,若它们吸收相同的热量后,将铁块投入水中,下面的说法中正确的是( ) A.铁块放热,水吸热 B.水放热,铁块吸热 C.它们之间没有热传递 D.条件不足,无法判断 15.如图2—2所示,用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和煤油加热,使水和煤油升高相同的温度,给水加热的时间要长一些,这说明( ) A.水比煤油的温度高 B.水比煤油的比热容大 C.水比煤油的密度大 D.水比煤油的吸热本领差 图2—2 16.几种晶体的熔点如下表所示,由表中的数值可以得出正确的结论是( ) 单位: ℃ 水银 铜 酒精 钨 铝 钢 纯铁 -39 1083 -117 3410 660 1350 1356 A.纯铁掉入钢水中一定能够熔化 B.水银温度计在气温为-40℃的地方不能再使用 C.白炽灯内的灯丝用钨制作,因为它的熔点较高 D.在660℃时,铝是液态 二.填空题 1.高压锅是利用 的道理制成的。 2.液化石油气是在常温下采用 方法使它成为液体储存在钢罐里的。 液化的另
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