中考總復(fù)習(xí)第十四講內(nèi)能與熱機(jī)(熱和能)

第十四講內(nèi)能與熱機(jī)(熱和能)合理安排時(shí)間，就等于節(jié)約時(shí)間考綱要求一級(jí)主題二級(jí)主題科學(xué)內(nèi)容要求能量?jī)?nèi)能內(nèi)能的概念；溫度和內(nèi)能的關(guān)系認(rèn)識(shí)從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值，熱機(jī)的工作進(jìn)程認(rèn)識(shí)內(nèi)能的利用認(rèn)識(shí)熱量的概念認(rèn)識(shí)比熱容的概念用比熱容解釋簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象認(rèn)識(shí)理解黑發(fā)不知勤學(xué)早，白發(fā)方悔讀書(shū)遲知識(shí)梳理內(nèi)能和熱量分子動(dòng)能分子勢(shì)能溫度質(zhì)量做功熱傳遞熱量J/(kg·℃)內(nèi)能和熱量?jī)?nèi)能Q吸＝cm△t(或Q放＝cm△t)完全燃燒J/kgQ吸＝qm(或Q放＝qV)鳥(niǎo)欲高飛先振翅，人求上進(jìn)先讀書(shū)重點(diǎn)突破一、內(nèi)能1．物體內(nèi)大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)．2．物體中所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能．3．一個(gè)物體的溫度升高，它的分子的運(yùn)動(dòng)加快，它的內(nèi)能增加．4．改變物體內(nèi)能的方法有兩種：做功和熱傳遞．5．在國(guó)際單位制里，能量的單位是J(焦耳)．二、熱量(Q)1．在熱傳遞的過(guò)程中，傳遞能量的多少，叫做熱量．2．熱量的國(guó)際單位是J(焦耳)．三、比熱容1．比熱容是表示“質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，升高(或降低)相同的溫度，吸收(或放出)的熱量不相等”的這一物質(zhì)的特性．2．定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃吸收的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱容，簡(jiǎn)稱比熱．3．公式：4．比熱容的單位：J/(kg·℃)，讀作：焦每千克攝氏度．5．比熱容是物質(zhì)的一種特性，每種物質(zhì)都有自己的比熱容．四、熱量計(jì)算公式1．吸熱公式：Q吸＝cm(t－t0)，其中t表示末溫，t0表示初溫，t－t0表示物體升高的溫度，用Δt表示t－t0，則有Q吸＝cmΔt.2．放熱公式：Q放＝cm(t0－t)，其中t0表示初溫，t表示末溫，t0－t表示物體降低的溫度，用Δt表示t0－t，則有Q放＝cmΔt.五、內(nèi)能與熱機(jī)1．熱機(jī)．把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器叫做熱機(jī)．熱機(jī)包括蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等．內(nèi)燃機(jī)的工作原理：汽油或柴油在汽缸里燃燒時(shí)生成高溫高壓的燃?xì)?，使燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功．內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程．2．燃料燃燒放熱．燃料的熱值(q)：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量．熱值的單位是：J/kg(焦每千克)．熱值和密度、比熱容等物理量一樣，是物質(zhì)本身的一種特性，它只與物質(zhì)的種類有關(guān)，與物體的質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)．計(jì)算燃料燃燒放熱公式：Q放＝qm，其中q表示燃燒的熱值，m表示完全燃燒的燃料的質(zhì)量．(3)熱機(jī)的效率(η)：用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機(jī)的效率．

(4)能量守恒定律：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而能的總量保持不變.路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索典題賞析例1

(2011·廣東)

閱讀下面的短文，回答下列問(wèn)題．太陽(yáng)能熱水器太陽(yáng)能熱水器利用太陽(yáng)能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，它具有安全、?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)．如圖甲所示，太陽(yáng)能熱水器主要由兩部分組成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空．如下圖乙所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構(gòu)與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料．另一部分是保溫儲(chǔ)水箱，保溫儲(chǔ)水箱下部與玻璃吸熱管相通．玻璃吸熱管的工作原理如圖乙所示：當(dāng)太陽(yáng)光入射到黑色的吸熱層上時(shí)，黑色吸熱層能把太陽(yáng)能更有效地轉(zhuǎn)化為熱能，將管內(nèi)的水加熱．向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運(yùn)動(dòng)；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運(yùn)動(dòng)，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高到一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱、保溫的作用．(1)玻璃吸熱管內(nèi)向光一側(cè)的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力________重力．(2)能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面？簡(jiǎn)單說(shuō)明理由．________________________________________.(3)將質(zhì)量為100kg、初溫為20℃的水加熱到60℃，這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)](4)某品牌太陽(yáng)能熱水器集熱器面積為S＝2m2，熱效率為η＝40%(即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽(yáng)能的40%轉(zhuǎn)化為水的熱能)，該地點(diǎn)太陽(yáng)能輻射到地面的平均功率為P＝1.4×103W/m2(即平均每平方米每秒鐘太陽(yáng)能輻射能為1.4×103J)．在第(3)小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時(shí)？答案：(1)大于(2)不能．因?yàn)椴Ａ菬岬牟涣紝?dǎo)體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內(nèi)的水．(3)水吸收的熱量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃－20℃)＝1.68×107J.(4)設(shè)加熱時(shí)間為T(mén)，熱水器的水在T時(shí)間內(nèi)吸熱為PSηT，∵PSηT＝Q吸，例2下列現(xiàn)象中，通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能的是(

)A．用鋸鋸木頭，鋸條發(fā)熱B．熱水中放入冰塊，水溫下降C．兩手相互摩擦，手發(fā)熱D．用砂輪磨菜刀，菜刀的溫度升高解析：鋸木頭、兩手相互摩擦、磨菜刀均是通過(guò)做功的方式改變內(nèi)能；只有熱水中放入冰塊，由于冰塊從熱水中吸收熱量，使水溫下降，屬于熱傳遞改變物體的內(nèi)能．答案：B例3由于水的比熱容比沙石或干泥土的比熱容大，所以在沿海地區(qū)陸地表面的氣溫比海面的氣溫晝夜變化顯著．因此(

)A．白天的海風(fēng)多是從陸地吹向海面，夜晚的海風(fēng)多是從海面吹向陸地B．白天的海風(fēng)多是從海面吹向陸地，夜晚的海風(fēng)多是從陸地吹向海面C．白天和夜晚的海風(fēng)多是從陸地吹向海面D．白天和夜晚的海風(fēng)多是從海面吹向陸地解析：利用比熱容的知識(shí)解釋自然界的一些現(xiàn)象，是中考中常見(jiàn)的題型．由于水的比熱容比沙石或干泥土的比熱容大，白天，在吸收相同的熱量時(shí)，同樣情況下，陸地溫度升高得較快，因此地表附近空氣溫度高，密度小，熱空氣上升，海面上的冷空氣補(bǔ)充過(guò)來(lái)，故白天的海風(fēng)多是從海面吹向陸地；反之，到了晚上，在放出相同的熱量時(shí)，同樣情況下，陸地溫度降低的快，海面溫度降低地慢，密度小，空氣從陸地補(bǔ)充過(guò)來(lái)，故夜晚的海風(fēng)多是從陸地吹向海面．答案：B例4

南極“萬(wàn)年冰”中含有很多壓縮氣泡，科研隊(duì)員取一小塊放入盛有酒的杯中，冰塊會(huì)在酒面上漂來(lái)漂去.下面幾種說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.冰塊熔化，氣泡破裂，使冰塊漂來(lái)漂去B.冰塊吸熱，內(nèi)能增加，使冰塊漂來(lái)漂去C.冰塊熔化，氣泡破裂，氣泡的內(nèi)能減少D.冰塊吸熱，酒水放熱，酒水的內(nèi)能減少解析：冰塊放入酒杯中，冰要從酒中吸收熱量，使冰塊的內(nèi)能增加，溫度升高，而酒放出熱量，內(nèi)能減?。灰徊糠直刍癁樗?，熔化過(guò)程中，里面的氣泡破裂，對(duì)外做功，內(nèi)能減小，由于氣泡的破裂，膨脹的空氣向各個(gè)方向噴出，在相互作用力下，冰塊會(huì)漂來(lái)漂去，因此冰塊漂來(lái)漂去的原因不是因?yàn)楸鶋K內(nèi)能增加.答案：B例5

下列說(shuō)法的“熱”字中，其中指熱量的是(

)A.摩擦生熱B.開(kāi)水很熱C.熱機(jī)工作D.金屬善于傳熱解析：“熱量”是指在熱傳遞過(guò)程中，物體吸收或放出熱的多少，是內(nèi)能變化的量度.只有在熱傳遞過(guò)程中，才能談熱量問(wèn)題，熱量這個(gè)概念才有其物理意義，否則熱量沒(méi)有意義.在A中，摩擦生熱，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，“熱”指內(nèi)能.在B中，開(kāi)水很熱是指開(kāi)水的溫度高，“熱”指溫度.在C中，熱機(jī)工作，熱機(jī)是利用熱能工作的機(jī)器，這里的“熱”指的是熱能.在D中，金屬善于傳熱，熱傳遞過(guò)程中，傳遞的是熱量.因D是指熱量，所以D正確.答案：D在時(shí)間的大鐘上只有兩個(gè)字——現(xiàn)在基礎(chǔ)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1．(2011·廣州)

利用太陽(yáng)能的方式之一是用太陽(yáng)電池把__________能轉(zhuǎn)化成__________能；另一種方式是用集熱器加熱．從改變物體內(nèi)能的途徑來(lái)看，太陽(yáng)能熱水器是通過(guò)_______________來(lái)增加水的內(nèi)能．一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)有300kg的水，若水溫從20℃升到70℃，這些水吸收了________J熱量．[水的比熱容4.2×103J/(kg·℃)]太陽(yáng)電熱傳遞6.3×107

2．(2010·廣東)

改變內(nèi)能有不同的方式，如圖甲是在一個(gè)配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小團(tuán)棉花，當(dāng)迅速壓下活塞時(shí)，可看見(jiàn)筒內(nèi)棉花燃燒起來(lái)．這是通過(guò)________的方式使玻璃筒內(nèi)的空氣________增加，溫度升高，達(dá)到棉花的燃點(diǎn)，使棉花燃燒．如圖乙是通過(guò)________的方式把試管里的水加熱至沸騰．做功內(nèi)能熱傳遞3．(2012·廣東)一瓶礦泉水放入冰箱結(jié)冰后，下列物理量不發(fā)生改變的是(

)A．質(zhì)量B．溫度C．內(nèi)能D．密度A4．由Q＝cm(t－t0)，可得c＝，關(guān)于同一種物質(zhì)的比熱容c，下列說(shuō)法正確的是(

)A．若吸收的熱量增大一倍，則比熱容增大一倍B．若質(zhì)量增大一倍，則比熱容減至一半C．若加熱前后的溫度差增大一倍，則比熱容增大一倍D．無(wú)論質(zhì)量多大，比熱容都一樣D5．(2012·廣州)水的比熱容比煤油的大.如圖，用規(guī)格相同的兩試管分別裝上質(zhì)量相同的煤油和水，隔著石棉網(wǎng)同時(shí)對(duì)兩試管加熱.圖中的哪一圖線能反映該實(shí)驗(yàn)情況(

)C6．有一電熱水壺，銘牌如下表所示.（1）該電熱水壺正常工作100s消耗了多少電能？

（2）將質(zhì)量為1kg，溫度為20℃的水加熱到100℃，水吸收了多少熱量？［c水=4.2×103J/(kg·℃)］（1）W=Pt=1100

W×100s=1.1×105J（2）Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103

J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J鞏固訓(xùn)練1．1.一塊0

℃的冰變?yōu)?℃的水的過(guò)程中，它的內(nèi)能的變化情況是(

)A.變大B.變小C.不變D.不能確定A2．“城市尚余三伏熱，秋光先到野人家．”這說(shuō)明在詩(shī)人陸游生活的那個(gè)時(shí)代，人們就已覺(jué)察到城市暖于郊區(qū)．產(chǎn)生城市“熱島效應(yīng)”的主要原因，一是工廠、交通工具排放大量的________；二是建筑群、馬路中的砂石、水泥的________小，在相同日照條件下溫度上升更明顯；三是城市水面小，水的________吸熱少；四是樓群林立，難以形成對(duì)流．熱量比熱容蒸發(fā)3．長(zhǎng)江三峽水利工程竣工后，每年提供的電能約為3×1017J，如此巨大的能量是由水的________能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，它相當(dāng)于完全燃燒________kg焦炭所釋放的能量．(q焦炭＝3×107J/kg)機(jī)械1010

4．太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能的裝置．為有效利用太陽(yáng)能，某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)“物體吸收太陽(yáng)能的能力與物體表面顏色之間的關(guān)系”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋內(nèi)裝入相同質(zhì)量的水，插入溫度計(jì)后系好，放在陽(yáng)光下曝曬，每隔相同的時(shí)間，讀出溫度計(jì)的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如下表：塑料袋水的質(zhì)量m/kg初溫t0/℃溫度t1/℃溫度t2/℃溫度t3/℃…黑色1.015.022.327.831.5…白色1.015.016.517.819.0…(1)該小組在實(shí)驗(yàn)中采用的科學(xué)研究方法是________________．(2)由以上研究可知，太陽(yáng)能熱水器的集熱管表面顏色以________色為宜．(3)若一太陽(yáng)能熱水器裝水量為100kg，集熱管接受太陽(yáng)能的有效接受面積約為2.0m2，每小時(shí)1m2接收面上有效接收太陽(yáng)能約為2.1×106J，則該熱水器每小時(shí)水溫升高多少？控制變量法黑答案：10℃5．熾熱的鐵水具有內(nèi)能，當(dāng)溫度降低時(shí)，內(nèi)能隨之________(填“增大”、“減小”或“不變”)．小明雙手對(duì)搓后感覺(jué)手上發(fā)熱，這是通過(guò)________的方式改變手的內(nèi)能．汽油機(jī)的工作過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是________沖程．減小做功壓縮

6．工作中的汽油機(jī)如圖所示，則下列判斷正確的是(

)A．如圖所示的汽油機(jī)正處于壓縮