《化學(xué)復(fù)習(xí)課熱能》課件

化學(xué)復(fù)習(xí)課：熱能熱量概念能量傳遞熱量是物體之間由于溫度差而傳遞的能量。溫度變化熱量傳遞會(huì)導(dǎo)致物體溫度升高或降低。狀態(tài)改變熱量傳遞還可以引起物質(zhì)的狀態(tài)變化，例如冰融化成水。熱量單位1焦耳(J)國(guó)際單位制(SI)中的熱量單位。2卡路里(cal)過(guò)去常用的熱量單位，1cal=4.184J。3千卡(kcal)通常用于食品營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽，1kcal=1000cal。熱量的測(cè)量1溫度計(jì)溫度計(jì)是測(cè)量溫度的工具，是熱量測(cè)量的基本儀器。2量熱計(jì)量熱計(jì)是一種用來(lái)測(cè)量熱量傳遞的儀器，用于測(cè)量物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)或物理變化過(guò)程中的熱量變化。3熱量計(jì)熱量計(jì)是測(cè)量物體吸收或釋放的熱量的儀器。導(dǎo)熱和絕熱導(dǎo)熱熱量從高溫物體傳遞到低溫物體的過(guò)程絕熱物體之間沒(méi)有熱量傳遞的過(guò)程導(dǎo)熱的機(jī)理1分子熱運(yùn)動(dòng)溫度高的物體分子運(yùn)動(dòng)劇烈2能量傳遞碰撞傳遞熱能3溫度均衡最終達(dá)到熱平衡導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)是衡量物質(zhì)導(dǎo)熱能力的物理量，數(shù)值越高表示導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。不同物質(zhì)的導(dǎo)熱性金屬金屬的導(dǎo)熱性最好，因?yàn)榻饘僦械淖杂呻娮涌梢宰杂梢苿?dòng)，將熱能傳遞給其他電子。木材木材的導(dǎo)熱性較差，因?yàn)槟静闹械姆肿优帕斜容^緊密，熱能傳遞較慢。液體液體的導(dǎo)熱性介于金屬和木材之間，因?yàn)橐后w的分子可以自由移動(dòng)，但移動(dòng)速度較慢。熱傳導(dǎo)熱量傳遞熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，直到溫度達(dá)到平衡。物質(zhì)接觸熱傳導(dǎo)需要物體直接接觸，通過(guò)分子振動(dòng)傳遞能量。導(dǎo)熱系數(shù)不同物質(zhì)的導(dǎo)熱能力不同，由導(dǎo)熱系數(shù)衡量。熱對(duì)流1流體運(yùn)動(dòng)熱量通過(guò)流體運(yùn)動(dòng)傳遞2溫度差異熱量從高溫區(qū)域傳遞到低溫區(qū)域3對(duì)流形式自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流熱輻射電磁波熱輻射是以電磁波的形式傳遞能量。溫度所有物體都會(huì)輻射熱量，溫度越高，輻射的熱量越多。真空熱輻射可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。熱機(jī)定義熱機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，利用燃料燃燒釋放的熱能推動(dòng)活塞或渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)其他機(jī)械工作。特點(diǎn)熱機(jī)具有將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力，但轉(zhuǎn)化過(guò)程并非百分之百，會(huì)有一部分熱能損失。熱機(jī)的工作原理1熱能轉(zhuǎn)化熱機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2工質(zhì)循環(huán)工質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中吸收熱量，做功，釋放熱量3能量守恒熱機(jī)遵守能量守恒定律卡諾循環(huán)1等溫膨脹從熱源吸熱，體積膨脹2絕熱膨脹不做功，體積繼續(xù)膨脹3等溫壓縮向冷源放熱，體積壓縮4絕熱壓縮不做功，體積繼續(xù)壓縮熱機(jī)效率0.3典型值熱機(jī)效率通常在30%左右，表示30%的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。0.7剩余熱量剩余70%的熱能以廢熱形式排放，這是熱機(jī)效率低的原因之一。熱泵與制冷機(jī)熱泵熱泵是一種利用電力從低溫?zé)嵩粗形諢崃?，并傳遞到高溫?zé)嵩吹脑O(shè)備。制冷機(jī)制冷機(jī)是一種從被冷卻物體中吸收熱量，并將其排放到高溫?zé)嵩吹脑O(shè)備。制冷原理1制冷劑循環(huán)制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，吸收熱量并釋放熱量。2壓縮壓縮機(jī)壓縮制冷劑，使其溫度和壓力升高。3冷凝制冷劑釋放熱量，冷凝成液體。4膨脹制冷劑通過(guò)節(jié)流裝置膨脹，溫度降低。5蒸發(fā)制冷劑吸收熱量，從液體變成氣體。制冷劑工作物質(zhì)在制冷循環(huán)中吸收和釋放熱量的物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)降溫。相變過(guò)程制冷劑在循環(huán)過(guò)程中經(jīng)歷氣態(tài)、液態(tài)轉(zhuǎn)換，吸收和釋放熱量。環(huán)保特性現(xiàn)代制冷劑需符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，避免對(duì)臭氧層和氣候產(chǎn)生負(fù)面影響。熱力學(xué)第一定律能量守恒能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，其總量保持不變。熱量轉(zhuǎn)化熱量是能量傳遞的一種方式，它可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，例如機(jī)械能、電能等。功與熱量功和熱量都是能量傳遞的形式，它們可以相互轉(zhuǎn)化。熱力學(xué)第二定律不可逆性自然界中，熱量總是從高溫物體流向低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體流向高溫物體。熵增在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，熵總是隨著時(shí)間的推移而增加，直到達(dá)到最大值，即熱力學(xué)平衡狀態(tài)。能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)換過(guò)程總是伴隨著熵的增加，這意味著可利用的能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)逐漸減少。熵?zé)o序程度系統(tǒng)混亂程度的量度，熵越大，系統(tǒng)越無(wú)序。自發(fā)過(guò)程熵增加的方向是自發(fā)過(guò)程的方向，例如冰融化，水蒸發(fā)。有序狀態(tài)固體比液體更有序，液體比氣體更有序。熵的變化規(guī)律1自發(fā)過(guò)程熵總是增加2非自發(fā)過(guò)程熵可能減少，但需要外部能量輸入3平衡狀態(tài)熵達(dá)到最大值自發(fā)過(guò)程與不可逆性自發(fā)過(guò)程在沒(méi)有外界干預(yù)的情況下，能夠自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程，例如熱量從高溫物體傳遞到低溫物體，氣體從高壓容器向低壓容器擴(kuò)散。不可逆性自發(fā)過(guò)程具有不可逆性，即過(guò)程一旦完成，系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。熵增原理自發(fā)過(guò)程總是伴隨著體系的熵增，即體系混亂度增加。熱力學(xué)過(guò)程與相變等溫過(guò)程溫度不變，體系的內(nèi)能不變。比如，水在沸騰過(guò)程中，溫度保持在100℃，但水從液態(tài)變成氣態(tài)。等壓過(guò)程壓強(qiáng)不變，體系的體積發(fā)生變化。比如，氣球在加熱過(guò)程中，體積膨脹，但壓強(qiáng)不變。等容過(guò)程體積不變，體系的壓強(qiáng)發(fā)生變化。比如，密閉容器中的氣體，在加熱或冷卻過(guò)程中，體積不變，但壓強(qiáng)會(huì)改變。絕熱過(guò)程與外界沒(méi)有熱交換，體系的內(nèi)能只由做功來(lái)改變。比如，真空中的氣體膨脹，沒(méi)有熱量交換，內(nèi)能降低。相圖相圖是在特定條件下（如溫度、壓強(qiáng)）描述物質(zhì)存在狀態(tài)的圖形。相圖展示了物質(zhì)在不同條件下呈現(xiàn)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，以及不同相之間的平衡關(guān)系。相圖可以幫助我們理解物質(zhì)在不同條件下的物理性質(zhì)，并預(yù)測(cè)其在不同條件下的行為。相變的影響因素壓力壓力升高會(huì)抑制物質(zhì)的汽化和升華，促進(jìn)物質(zhì)的液化和凝固。溫度溫度升高會(huì)促進(jìn)物質(zhì)的汽化和升華，抑制物質(zhì)的液化和凝固。物質(zhì)的性質(zhì)不同物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、升華點(diǎn)等相變溫度不同，影響其相變過(guò)程。氣體膨脹功概念氣體在膨脹過(guò)程中，對(duì)周圍環(huán)境做的功，稱為氣體膨脹功。公式W=-PΔV符號(hào)W為膨脹功，P為氣體壓力，ΔV為體積變化。理想氣體狀態(tài)方程1表達(dá)式PV=nRT2參數(shù)P：氣體壓強(qiáng)，V：氣體體積，n：氣體摩爾數(shù)，R：氣體常數(shù)，T：氣體溫度3應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程可用于計(jì)算理想氣體的壓強(qiáng)、體積、摩爾數(shù)或溫度。理想氣體的熱力學(xué)過(guò)程1等溫過(guò)程溫度不變，氣體做功，內(nèi)能不變2等壓過(guò)程壓強(qiáng)不變，氣體做功，內(nèi)能改變3等容過(guò)程體積不變，氣體不做功，內(nèi)能改變4絕熱過(guò)程沒(méi)有熱量交換，氣體做功，內(nèi)能改變總結(jié)與考點(diǎn)梳理熱能概念熱能的概念、熱量的單位、熱量的測(cè)量方法、導(dǎo)熱和絕熱、導(dǎo)熱的機(jī)理、不同