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中考物理专题复习热量和内能
2016中考物理专题复习---热量和内能
教学目标:
1.知道物体的内能;知道做功和热传递可以改变物体的内能.
2.知道热量及其单位;知道燃料的热值。
3.理解比热的概念。
知识讲解:
一、分子热运动
1.物质是由分子组成的。
分子若看成球型,其直径以10-10m来度量。
2.一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。
①扩散:
不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明:
A、分子之间有间隙。
B、分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:
防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象:
两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:
气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开:
扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。
3.分子间有相互作用的引力和斥力。
①当分子间的距离d=分子间平衡距离r,引力=斥力。
②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:
分子之间的斥力起主要作用。
③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。
固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是:
镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
二、内能
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。
温度越高扩散越快。
温度越高,分子无规则运动的速度越大。
三、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:
图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧。
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。
图15.2-5乙看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴。
甲
乙
图15.2-5
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、内能的区别:
四、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)1℃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。
五、内能的利用、热机
(一)内能的获得──燃料的燃烧
燃料燃烧:
化学能转化为内能。
(二)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′。
(三)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;尽量减小各种热量损失;机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6.汽油机和柴油机的比较:
汽油机
柴油机
不
同
点
构造:
顶部有一个火花塞
顶部有一个喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程:
活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。
六、能量守恒定律
1.自然界存在着多种形式的能量。
尽管各种能量我们还没有系统地学习,但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。
2.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。
在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。
运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。
在这种转移的过程中能量形式没有变。
3.在自然界中能量的转化也是普遍存在的。
小朋友滑滑梯,由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃烧释放的化学能,转化成电能;在核电站,核能转化为电能;电流通过电热器时,电能转化为内能;电流通过电动机,电能转化为机械能。
4.能量守恒定律:
能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
专题练习:
一.基础知识整理:
1.热量:
⑴含义:
_________________________。
⑵单位:
______________;
⑶热值:
①含义_______________________________________________;②公式:
Q放=___________________。
③单位:
,物理意义:
;④节约燃料的两个途径:
、。
注:
热值是燃料的一种属性,只与物质的种类有关,一般不会变化。
⑷比热:
①含义:
______________________________________________;②单位:
国际单位__________________;常用_______________;③水的比热:
_____________,意义是______________________;注:
比热是物质的一种特性,一般不会变化。
⑸热量的计算公式:
Q吸=_______________,Q放=__________________。
2.内能:
⑴含义___________________________________________;⑵单位______________;⑶内能的影响因素:
、;⑷改变物体内能的两种方式:
_______和_____。
⑸利用燃料燃烧获得的内能来做功的机器──热机.汽油机的一个工作循环包括_______、______、______和______四个冲程,飞轮转___圈。
在压缩冲程中,___能转化为____能;在做功冲程中,___能转化为___能。
二.巩固练习:
1.下列关于热量的说法中正确的是:
()
A.温度高的物体会有的热量多B.质量大的物体放出的热量多
C.温度低的物体吸收的热量多D.一个物体温度升高得越多,吸收的热量越多
2.汽油的热值是4.6×107焦/千克,其物理意义是_____________________,完全燃烧___________克汽油所放出的热量为2.3×106焦。
3.铜的比热是3.9×102焦/(千克·℃),它表示的物理意义是________________________,若把一铜块切掉一半,则它的比热将。
____________。
(填“变大”、“变小”或“不变”)
4.下列说法中正确的是:
()
A.一桶水比一杯水的比热大
B.质量为2千克10℃时的水含有的热量等于1千克20℃时的水所含的热量
C.同种物质的质量变化时,其比热不变
D.比热大的物体,每升高1℃吸收的热量一定多
5.使1千克水温度升高1℃需要吸收多少热量?
1焦耳的热量可以使1克水的温度升高多少度?
6.铁锅中放有3千克的水,把它从15℃加热到90℃需要多少热量?
7.在冬天,往往手冷得发痛。
为了使手暖和一点,有的同学用嘴对着手呵气,有的同学则用两手来回搓动。
说明这样做的道理。
8.将一段粗金属丝反复多次地弯折后,金属丝弯折处的温度将________。
这是用_____________的方法来改变物体的内能,此过程中_________能转化为____________能。
而要达到同样的效果还可以采取的方法是。
9.下列说法中正确的是:
()
A.物体的内能增加,一定是吸收了热量B.物体的温度升高时,内能一定增加
C.物体吸收了热量,温度一定升高D.物体放出了热量,温度一定降低
10.下列事例中,不是用做功的方法使物体的内能增加的是:
()
A.用气筒给自行车打气时,气筒壁发热B.用钢锯条锯木头,过一会儿钢锯条发热
C.寒冷的冬天,双手相互反复摩擦后,手掌发热
D.冬天,在房间内用取暖器取暖,室内空气变暖
11.一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min,它1s完成了()
A.30个冲程,做了30次功B.60个冲程,做了60次功
C.120个冲程,做了30次功D.60个冲程,做了15次功
三.课堂检测
1.下列说正确的是:
()
A.开水比冰块含有的热量多B.温度越高的物体放出的热量越多
C.烧开一壶水比烧开半壶同样温度的水吸收的热量多D.以上说法都不对
2.关于燃料的热值的说法中正确的是:
()
A.燃料的质量越大,热值越大B.当燃料不能完全燃烧时,其热减小
C.当燃料未燃烧时,其热值为零D.不同的燃料,其热值一般不同
3.关于物质比热的说法中正确的是:
()
A.比热跟它吸收的热量成正比B.物质的比热跟它的质量成反比
C.物质的比热跟它改变的温度的成反比D.物质的比热跟上述三个因素无关
4.质量、初温度都相同的水和铁块吸收相同的热量后彼此接触时:
()
A.热量从铁块传给水B.热量从水传给铁块
C.温度从铁块传给水D.温度从水传给铁块
5.有甲、乙两个物体,它们的质量之比是3:
1,吸收的热量之比是2:
1,升高的温度之比是5:
3,则甲、乙两物质的比热之比是()
A.10:
1B.1:
10C.2:
5D.5:
2
6.关于物体内能的说法中错误的是()
A.一切物体都有内能B.一定质量的物体,温度越高,它具有的内能越大
C.物体具有的内能越多,它具有的热量就越多D.物体对外做功时,物体的内能会减少
7.一杯水的温度由10℃上升到30℃,那么这杯水的:
()
A.比热增加B.内能增加C.质量增加D.分子无规则运动减慢
8.水的比热是__________,物理意义是__________________________________________。
一杯水倒掉一半它的比热___________。
9.从内能、热量和温度中选择一个恰当的物理量填在下边的空线上:
⑴热水放热的“热”是指________。
⑵热水太热的“热”是指________。
⑶摩擦生热的“热”是指________。
10.火柴可以点燃,也可以擦燃。
前者是用__________方法改变物体内能的;而后者又是用__________方法改变物体内能的,且在此过程中________能转化为__________能。
11.无烟煤的热值是3.4×107焦/千克,20克无烟煤充分燃烧时可放出多少热量?
若这些热量中的80%被2千克的水吸收,在1标准大气压下,可以使水的温度从30℃升高到多少摄氏度?
12.使20克冰的温度从-70℃升高到-10℃,但冰未熔化成水,需要多少热量?
如果这些热量是由温度从50℃降低到10℃的水来供给的,需要多少克50℃的水?
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- 中考 物理 专题 复习 热量 内能