熱和能要點(diǎn)總結(jié)及練習(xí)

1、第十三章 熱和能第一節(jié) 分子熱運(yùn)動(dòng)1、擴(kuò)散現(xiàn)象：定義：不同物質(zhì)在相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明：一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)；分子之間有間隙。固體、液體、氣體都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，只是擴(kuò)散的快慢不同，氣體間擴(kuò)散速度最快，固體間擴(kuò)散速度最慢。汽化、升華等物態(tài)變化過(guò)程也屬于擴(kuò)散現(xiàn)象。擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)，溫度越高，分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散越快。由于分子的運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做分子的熱運(yùn)動(dòng)。2、分子間的作用力：分子間相互作用的引力和斥力是同時(shí)存在的。1 當(dāng)分子間距離等于r0（r0=10-10m）時(shí)，分子間引力和斥力相等，合力為0，對(duì)外不顯力；2 當(dāng)分子間距離減小

2、，小于r0時(shí)，分子間引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大于引力，分子間作用力表現(xiàn)為斥力；3 當(dāng)分子間距離增大，大于r0時(shí)，分子間引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，引力大于斥力，分子間作用力表現(xiàn)為引力；4 當(dāng)分子間距離繼續(xù)增大，分子間作用力繼續(xù)減小，當(dāng)分子間距離大于10 r0時(shí)，分子間作用力就變得十分微弱，可以忽略了。 第二節(jié) 內(nèi)能1、內(nèi)能：定義：物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。任何物體在任何情況下都有內(nèi)能。內(nèi)能的單位為焦耳（J）。內(nèi)能具有不可測(cè)量性。2、影響物體內(nèi)能大小的因素：溫度：在物體的質(zhì)量、材料、狀態(tài)相同時(shí)，物體的溫度升高，內(nèi)能增大，溫度降低，內(nèi)能減

3、??；反之，物體的內(nèi)能增大，溫度卻不一定升高（例如晶體在熔化的過(guò)程中要不斷吸熱，內(nèi)能增大，而溫度卻保持不變），內(nèi)能減小，溫度也不一定降低（例如晶體在凝固的過(guò)程中要不斷放熱，內(nèi)能減小，而溫度卻保持不變）。質(zhì)量：在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大。材料：在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時(shí)，物體的材料不同，物體的內(nèi)能可能不同。存在狀態(tài)：在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時(shí)，物體存在的狀態(tài)不同時(shí)，物體的內(nèi)能也可能不同。3、改變物體內(nèi)能的方法：做功和熱傳遞。做功：做功可以改變內(nèi)能：對(duì)物體做功物體內(nèi)能會(huì)增加（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。物體對(duì)外做功物體內(nèi)能會(huì)減少（將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）。做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)

4、：內(nèi)能和其他形式的能（主要是機(jī)械能）的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。如果僅通過(guò)做功改變內(nèi)能，可以用做功多少度量?jī)?nèi)能的改變大小。熱傳遞：定義：熱傳遞是熱量從高溫物體傳到低溫物體或從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過(guò)程。熱量：在熱傳遞過(guò)程中，傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量。熱量的單位是焦耳。（熱量是變化量，只能說(shuō)“吸收熱量”或“放出熱量”，不能說(shuō)“含”、“有”熱量。“傳遞溫度”的說(shuō)法也是錯(cuò)的。）熱傳遞過(guò)程中，高溫物體放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少；低溫物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；注意：1 在熱傳遞過(guò)程中，是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，能的形式并未發(fā)生改變；2 在熱傳遞過(guò)程中，若不計(jì)能量損失，則高溫物體放出的熱量等于低溫物體

5、吸收的熱量；3 因?yàn)樵跓醾鬟f過(guò)程中傳遞的是能量而不是溫度，所以在熱傳遞過(guò)程中，高溫物體降低的溫度不一定等于低溫物體升高的溫度；4 熱傳遞的條件：存在溫度差。如果沒(méi)有溫度差，就不會(huì)發(fā)生熱傳遞。做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。第三節(jié) 比熱容1、比熱容：定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1時(shí)吸收（或放出）的熱量。比熱容用符號(hào)c表示，它的單位是焦每千克攝氏度，符號(hào)是J/(kg·)比熱容是表示物體吸熱或放熱能力的物理量。物理意義：水的比熱容c水4.2×103J/(kg·)，物理意義為：1kg的水溫度升高（或降低）1，吸收（或放出）的熱量為4.2×103

6、J。比熱容是物質(zhì)的一種特性，比熱容的大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無(wú)關(guān)。水常用來(lái)調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱，是因?yàn)樗谋葻崛荽?。比較比熱容的方法：質(zhì)量相同，升高溫度相同，比較吸收熱量多少（加熱時(shí)間）：吸收熱量多，比熱容大。質(zhì)量相同，吸收熱量（加熱時(shí)間）相同，比較升高溫度：溫度升高慢，比熱容大。2、熱量的計(jì)算公式：溫度升高時(shí)用：Q吸c(diǎn)m（tt0） c m t+ t0 t0t- 溫度降低時(shí)用：Q放cm（t0t） c m t0+ t tt0- 只給出溫度變化量時(shí)用：Qcmt c m tQ熱量焦耳（J）；c比熱容焦耳每千克攝氏度（J/(kg·)）；

7、m質(zhì)量千克（kg）；t末溫?cái)z氏度（）；t0初溫?cái)z氏度（）審題時(shí)注意“升高（降低）到10”還是“升高（降低）（了）10”，前者的“10”是末溫（t），后面的“10”是溫度的變化量（t）。由公式Qcmt可知：物體吸收或放出熱量的多少是由物體的比熱容、質(zhì)量和溫度變化量這三個(gè)因素決定的。第十四章：內(nèi)能的利用第一節(jié)：內(nèi)能的利用內(nèi)能的利用方式利用內(nèi)能來(lái)加熱：實(shí)質(zhì)是熱傳遞。利用內(nèi)能來(lái)做功：實(shí)質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。第二節(jié)：熱機(jī)1ã 熱機(jī)：定義：熱機(jī)是利用內(nèi)能來(lái)做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等2ã 內(nèi)燃機(jī)：內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往

8、復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程。四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。在這四個(gè)沖程中只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)活塞做功，而其它三個(gè)沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來(lái)完成的。壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 汽油機(jī)工作過(guò)程：柴油機(jī)工作過(guò)程：3、汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較： 汽油機(jī)的氣缸頂部是火花塞； 柴油機(jī)的氣缸頂部是噴油嘴。汽油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機(jī)吸氣沖程

9、吸入氣缸的是空氣。汽油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是點(diǎn)燃式；柴油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是壓燃式。柴油機(jī)比汽油及效率高，比較經(jīng)濟(jì)，但笨重。汽油機(jī)和柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動(dòng)。4、熱值燃料燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號(hào)q表示。單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/m3）。熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等無(wú)關(guān)。公式：、 Qqm m= q=Q放出的熱量焦耳（J）；q熱值焦耳每千克（J/kg）；m燃料質(zhì)量千克（kg）。 QqV V=

10、 q=Q放出的熱量焦耳（J）；q熱值焦耳每立方米（J/m3）；V燃料體積立方米（m3）。物理意義：酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。第三節(jié)：熱機(jī)效率影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進(jìn)爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強(qiáng)的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來(lái)燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。熱機(jī)的效率：熱機(jī)用來(lái)

11、做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志，與熱機(jī)的功率無(wú)關(guān)。公式： Q總= Q有用= Q總由于熱機(jī)在工作過(guò)程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。熱機(jī)能量損失的主要途徑：廢氣內(nèi)內(nèi)、散熱損失、機(jī)器損失。提高熱機(jī)效率的途徑： 使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失； 機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦。在熱機(jī)的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。常見(jiàn)熱機(jī)的效率：蒸汽機(jī)6%15%、汽油機(jī)20%30%、柴油機(jī)30%45%內(nèi)燃機(jī)的效率比蒸汽機(jī)高，柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)高。熱量的計(jì)算 例題解析例1 甲、乙兩物體

12、的質(zhì)量相等，甲物體溫度升高10時(shí)吸收的熱量恰好等于乙物體溫度升高20時(shí)吸收的熱量，則甲、乙兩物體的比熱之比為A12 B21 C14 D412同類變式：甲物體的質(zhì)量是乙物體質(zhì)量的4倍，當(dāng)甲的溫度從20升高到70，乙的溫度從40升高到60時(shí)，甲、乙兩物體吸收的熱量之比為51，則甲的比熱與乙的比熱之比是_3思維延伸：有甲、乙兩個(gè)金屬球，它們的比熱之比32，吸收的熱量之比41，那么甲、乙兩金屬球的質(zhì)量之比和升高的溫度之比分別是A21，41 B32，41 C45，310 D45，103例2 鐵的比熱大于銅的比熱，質(zhì)量相等的鐵塊和銅塊吸收了相等的熱量，那么A鐵塊的溫度升高得多B鐵塊和銅塊升高相同的溫度C銅

13、塊的溫度升高得多D由于初溫未知，所以不能判斷2同類變式：將質(zhì)量相同的銅塊和鐵塊，放入沸水中加熱足夠長(zhǎng)時(shí)間，取出讓它們放出相同的熱量后相互接觸，則A熱量從鐵塊傳到銅塊B銅塊和鐵塊之間不發(fā)生熱傳遞C熱量從銅塊傳到鐵塊D條件不足，無(wú)法判斷3思維延伸：把質(zhì)量相等的兩鐵塊從沸水中取出，并立即分別放入質(zhì)量相等、初溫相同的酒精和水中，則B酒精的溫度升得高C水的溫度升得高D無(wú)法判斷例3 質(zhì)量是500克的鋁壺里裝有5千克的水，把這壺水從15加熱到100，鋁壺吸收的熱量占鋁壺和水總共吸收熱量的百分之幾？(鋁的比熱c18.88×102焦/(千克·)2ï¼ 同類變式：質(zhì)量是0.

14、5千克的鋁壺中裝有10的水3千克，要把壺中的水燒到100需要多少焦的熱量？c水4.2×103焦/(千克·)， c鋁0.88×103焦/(千克·)3思維延伸：質(zhì)量為1千克的水溫度升高50需要吸收多少熱量？這些熱量可使多少千克干泥土的溫度也升高50？干泥土的比熱容為0.84×103焦/(千克·)例4 將200克、80的熱水和20的水相混合，混合后水的溫度為40，不計(jì)熱量損失，求：(1)混合過(guò)程中熱水放出的熱量是多少？(2)混合時(shí)加入的冷水是多少克？2ï¼ 同類變式：取0.1千克的煤油，測(cè)得它的溫度是20，把80克的鐵塊

15、加熱到100后投入到煤油里，求混合后的溫度是多少？鐵的比熱容是0.46×103焦/(千克·)，煤油的比熱容是2.0×103焦/(千克·)，熱遞過(guò)程中無(wú)熱量損失3思維延伸：為要測(cè)出火爐的溫度，將一鋼塊放入火爐中加熱一段時(shí)間后取出，立即投入到10的水中，結(jié)果水的溫度升高到50；再將鋼塊取出，第二次加熱到130，投入到與前次等量的水中，結(jié)果水的溫度從20升高到25求火爐的溫度為多少典型習(xí)題1.小麗需用溫度為40的水泡腳，便把90的熱水與10kg 20的水混合，設(shè)混合過(guò)程沒(méi)有熱量損失，問(wèn)：需要90的熱水多少kg？2.某太陽(yáng)能熱水器裝有質(zhì)量為200kg的水，在陽(yáng)光

16、的照射下，該熱水器中的水的溫度從15升高到65，求這些水吸收的熱量是多少？水的比熱容為4.2×103J/（Kg3.小明用圖所示的裝置做“觀察水的沸騰”實(shí)驗(yàn)  (1)為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要的測(cè)量器材是       ；  (2)已知水的質(zhì)量為100g，則水從80升高到90吸收的熱量是    J，此過(guò)程水的內(nèi)能    (選填“增大”、“不變”或“減小”)水的比熱容為4.2×103J(kg·)4、甲乙兩物體的質(zhì)量之比為4:1，用兩個(gè)相同

17、的酒精燈分別給它們加熱，（設(shè)酒精燃燒放出的熱量全部被甲和乙吸收）如圖所示為甲、乙兩物體的溫度隨時(shí)間的變化曲線，若甲的比熱容為0.42×103J/(kg·)，則乙的比熱容是多少？ 5、某單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2，一個(gè)沖程活塞在氣缸中移動(dòng)的距離是50 mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105 Pa，飛輪1 min轉(zhuǎn)動(dòng)2400周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)(不計(jì)摩擦)，求：(1)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力；(2)一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞做的功；(3)汽油機(jī)的功率.6、福州首輛油電混合動(dòng)力公交車于今年3月28日正式上路，這種公交車

18、比普通公交車節(jié)能30%以上，百公里僅消耗柴油26kg，這些柴油完全燃燒放出的熱量是多少？（柴油的熱值q3.3×107J/kg） 7、汽車是我們熟悉的交通工具，它給我們的生活提供了便利，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。某型號(hào)四輪汽車質(zhì)量為1.6×103Kg，每個(gè)輪子與地面的接觸面積為0.02m2，當(dāng)它以60Km/h的速度在平直路面上勻速行駛時(shí)，受到的阻力為600N，每行駛100Km消耗汽油量為8L。完全燃燒1L汽油釋放的能量為3.7×107J(取g=10N/Kg)。求：(1)汽車靜止時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)。(2)汽車以60Km/h的速度勻速行駛時(shí)，牽引力的功率。(3) 汽車以60Km

19、/h的速度勻速行駛時(shí)，汽車的效率。8、用天然氣灶燒水，燃燒0.5m3的天然氣，使100kg的水從20升高到70.已知水的比熱容c=4.2×103J/（kg·）,天然氣的熱值q=7.0×107J/m3。求：(1)0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放。（2）水吸收的熱量Q吸。（3）燃?xì)庠畹男?9、利用太陽(yáng)能將2000kg的水從15加熱到50，吸收的熱量是多少？相當(dāng)于完全燃燒多少kg的煙煤？(煙煤的熱值為2.9×107J/kg) 10、泰安五岳專用汽車有限公司是一家大型的特種專用汽車生產(chǎn)基地。該廠某型號(hào)專用車在車型測(cè)試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6k

20、m，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×103m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度0.8×103kg/m3，熱值q4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）已知機(jī)效率（式中W為熱機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)對(duì)外所做的功，Q為它在這段時(shí)間內(nèi)所消耗的燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量），則該專用車的熱機(jī)效率是多少？ 11、酒精的燃燒值是30×10焦千克一只酒精爐完全燃燒100克酒精放出多少熱量?若放出熱量的70%被水吸收，可使多少千克水的溫度由10升高到60?水的比熱是4.2×103J/（Kg）12、一壺中水的質(zhì)量為25千克，在液化石油氣爐上從20煮至沸騰在這過(guò)程中，共燃燒了液化石油氣50克（壺吸熱忽略不計(jì)）在這過(guò)程中，求：（1）水共吸收了多少熱量?（2）這些液化石油氣完全燃燒共放出