物理中考基礎(chǔ)篇第14講熱膨脹熱傳遞（附加強訓(xùn)練題）附答案

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第14講熱膨脹熱效率

14.1學(xué)習(xí)提要

14.1.1溫度及溫度計1.溫度

溫度是表示物體冷熱程度的物理量。它的國際單位是開爾文，簡稱開（K）。

2.溫度計

溫度計是測量溫度的儀表。常用的有水銀溫度計、煤油溫度計和酒精溫度計。（1）原理：常用溫度計是利用液體熱長冷縮的性質(zhì)制成的。（2）溫標(biāo)：溫度的測量標(biāo)準(zhǔn)。

攝氏溫標(biāo)的分度法：把一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰、水混合物的溫度規(guī)定為零度，記為0℃；一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度規(guī)定為100度，記作100℃；把0℃和100℃分成100等分，每一等分就是1攝氏度。這種分度法還可以擴大到0℃以下和100℃以上。

熱力學(xué)溫標(biāo)是國際單位制中所采用的的溫標(biāo)，也成為絕對溫標(biāo)，它的單位是開（K）。熱力學(xué)溫標(biāo)選擇-273.15℃為零點，即0K。熱力學(xué)溫標(biāo)中每1度的大小與攝氏溫標(biāo)每1度的大小一致。尋常在計算結(jié)果不要求十分確切時，熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫度關(guān)系可以寫成

T=273+t0

（3）正確使用溫度計的方法：①不能超過溫度計的測量范圍；②溫度計的玻璃泡要

與被測物體充分接觸；③不能將溫度計從被測物體中拿出來讀數(shù)；④讀數(shù)時視線要與溫度內(nèi)液面相平。

（4）體溫計的特點：①刻度范圍為35~42℃；②最小分度值為0.1℃；③可以離開人

體讀數(shù)，讀數(shù)后要將水銀柱甩回到玻璃泡內(nèi)。

14.1.2熱膨脹1.物體熱膨脹的一般規(guī)律

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物體在溫度升高時，其體積（或面積、長度）增加的現(xiàn)象叫做熱膨脹。大多數(shù)物質(zhì)在溫度升高時，體積（或面積、長度）增加。在一致條件下，固體膨脹得最小，液體膨脹得較大，氣體膨脹得最大。

2.反常膨脹規(guī)律

少數(shù)物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)（例如在0℃~4℃之間）溫度升高時體積反而減小，這種現(xiàn)象叫做反常膨脹現(xiàn)象。水、銻、鉍、灰鑄鐵等都有反常膨脹的現(xiàn)象。

3.熱膨脹在技術(shù)上的意義

（1）固體在溫度改變的時候，膨脹或收縮雖然很小，但當(dāng)熱膨脹受到阻礙時，

產(chǎn)生的力卻很大。

（2）利用不同材料在一致條件下的熱膨脹不同制成雙金屬片，在自動控制上能

夠發(fā)揮很大的作用。雙金屬片由兩種大小一致而熱膨脹系數(shù)不同的金屬片（如鐵片、銅片）鉚在一起做成。由于銅的熱膨脹系數(shù)比鐵大，當(dāng)加熱雙金屬片時，雖然升高的溫度一致，但銅片的伸長量大，于是雙金屬片向鐵片一側(cè)彎曲。待冷卻后，雙金屬片又恢復(fù)平直。圖14-1所示，雙金屬片在溫度自動控制裝置中的應(yīng)用，玻璃罩內(nèi)溫度變化引起雙金屬片彎曲程度的變化，從而達(dá)到控制電路通斷的目的。

（3）各種儀器、機器、建筑物尋常都是用不同材料組合制成，選擇材料時應(yīng)考

慮各種材料的熱膨脹是否一致。

14.1.3熱傳遞1.熱傳遞

熱可以從溫度高的物體傳到溫度低的物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分。這種現(xiàn)象叫做熱傳遞。

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2.熱傳遞的條件

只要物體之間或同一物體的不同部分存在溫度差就會有熱傳遞發(fā)生，并且一直持續(xù)到溫度一致時為止。

3.熱傳遞的方式

熱傳遞的方式有傳導(dǎo)、對流和輻射三種，見表14-1.方式傳熱特點區(qū)別媒介物質(zhì)固體傳熱的主要方式傳導(dǎo)熱沿物體傳導(dǎo)對流靠物質(zhì)滾動傳熱液體、氣體傳熱的主要方式輻射沿直線傳熱不需要媒介物質(zhì)，可在真空中進(jìn)行（1）必需有溫度差才能進(jìn)行一致點（2）熱總是從溫度高的地方傳向溫度低的地方

14.2難點解釋溫度和溫標(biāo)的區(qū)別

溫度反應(yīng)的是物體的冷熱程度。冷的物體溫度低，熱的物體溫度高。由分子運動論可知，物體是由大量分子組成的，而大量分子又在永不停息地作無規(guī)則運動，這種分子永不停息的無規(guī)則運動越猛烈，物體的溫蒂就越高。物體分子無規(guī)則運動猛烈程度是一種客觀存在，所以溫度本身也是一種客觀存在，它是由物體自身的分子無規(guī)則運動猛烈程度決定的。

要確定物體溫度的高低，就需要進(jìn)行測量。測量物體溫度高低的儀器叫溫度計。溫度計是由測溫器經(jīng)標(biāo)度而成，例如內(nèi)有一定量汞的兩端封閉的玻璃管就是測溫器，標(biāo)度后則成溫度計。而對測溫器進(jìn)行標(biāo)度，首先要確定溫度的測量標(biāo)準(zhǔn)，即溫標(biāo)。溫標(biāo)的確定是人為的，它可以有不同的確定方法。對應(yīng)于物體某一確定的溫度，在不同溫標(biāo)中的示數(shù)是不同的。由此可見，對應(yīng)于某一確定的溫度，僅有一個讀數(shù)是沒有意義的，只有說明是某種溫標(biāo)后它的

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讀書才有意義。例如我們說水的溫度是5度沒有意義，說水的溫度是5攝氏度才有意義，由于它告訴我們，這是指水的溫度用攝氏溫標(biāo)量度時是5℃。

14.3例題解析

14.3.1計算溫度計的示數(shù)

例1有一支沒有刻度的水銀溫度計，當(dāng)玻璃泡放在冰水混合物中時，水銀柱的長度為4cm，當(dāng)玻璃泡放在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中時，水銀柱的長度為24cm。求：

（1）當(dāng)室溫為22℃時，水銀柱的長度是多少？

（2）用這支溫度計測某液體溫度時，水銀柱長度為25.4cm，則該液體的溫度是多

少？

攝氏溫標(biāo)把冰水混合物的溫度規(guī)定為0℃，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸水的溫度規(guī)定為100℃，可以利用這一規(guī)定再結(jié)合題中已知條件，計算出每1℃所對應(yīng)的水銀柱的長度，或單位長度的水銀柱所對應(yīng)的溫度，然后解決題中問題。

當(dāng)溫度為0℃時，水銀柱長4cm；當(dāng)溫度為100℃，水銀柱長24cm，那么每1℃所對應(yīng)的水銀柱長度為（24-4）cm/（100-0）℃=0.2cm/℃

所以溫度為22℃，水銀柱長為L=4cm+0.2cm/℃*22℃=8.4cm當(dāng)水銀柱的長度為25.4cm時，液體溫度t=（25.4-4）cm/0.2cm/℃=107℃先求出單位長度所對應(yīng)的溫度為（100-0）℃/（24-4）cm=5℃/cm所以當(dāng)溫度為22℃時，水銀柱長度為L=4cm+22℃/5℃/cm=8.4cm

當(dāng)水銀柱的長度為25.4cm時，液體溫度為t=（25.4-4）cm*5℃/cm=107℃。8.4cm107℃

這是一道典型的跟溫度計示數(shù)有關(guān)的計算題。其實從攝氏溫標(biāo)的規(guī)定，可以知道水銀溫度計中水銀柱的長度L和所測溫度t之間是一個一次函數(shù)的關(guān)系：t=aL+b。同學(xué)們可以利用這個式子把例1再做一遍。14.3.2解釋熱膨脹現(xiàn)象

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例2把沸騰的水倒入厚玻璃杯內(nèi)，玻璃杯常會破碎。為什么？

解答有關(guān)熱現(xiàn)象的問題時，首先必需細(xì)心審題，抓住現(xiàn)象的因果關(guān)系；其次，聯(lián)系學(xué)過的知識，找到所要運用的概念、規(guī)律；再次，依據(jù)有關(guān)知識，說明現(xiàn)象的發(fā)生和變化過程；最終要有明確的結(jié)論。

由于玻璃杯厚，且玻璃杯是熱的不良導(dǎo)體，傳熱慢，當(dāng)沸水倒入杯中時，杯的內(nèi)外壁受熱不均勻，杯內(nèi)壁比它的外壁膨脹大得多，這樣杯內(nèi)壁膨脹受阻產(chǎn)生很大的力造成玻璃杯破碎。

熱現(xiàn)象是一種常見的生活現(xiàn)象。利用物理知識解釋和說明生活中的問題，不僅可以加深對物理規(guī)律的理解，獲得深刻的知識記憶，同時也有益于培養(yǎng)人的一種思考方式和解決實際問題的能力。14.3.3熱傳遞的應(yīng)用

例3如圖14-2所示的煤油燈，其燈罩的作用是什么？

燃燒需要充足的氧氣，加快空氣對流，就增加了新鮮空氣的供應(yīng)量。煤油在燃燒時要釋放出大量的熱量，生成高溫的氣體，假使這些氣體一直包圍在燈焰的周邊，燈焰馬上就會由于缺氧而熄滅。沒有燈罩的煤油燈燃燒時，燈焰周邊的空氣會受熱后膨脹，密度變小而上升，旁邊新鮮空氣過來填補支持燃燒。但此時由于空氣流速較慢，煤油不能得到充足氧氣而燃燒，油燈火焰發(fā)紅，油煙也較多