初中物理競賽專題十--熱學(xué)知識

1、 5/5競賽專題十 熱學(xué)溫度與溫標(biāo)溫度溫度在宏觀上是表示物體的冷熱程度的物理量，例如，開水的溫度要比冰水的溫度高。溫度在微觀上表示分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的，分子又在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，但是即使是同一物體內(nèi)的分子，它們做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率也是不盡相同的，有些分子速率大一些，有些分子速率小些，所以每個(gè)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能也不盡相同，溫度實(shí)際上是分子平均動(dòng)能的唯一標(biāo)志，溫度越高，分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大。溫標(biāo)溫度的高低僅憑人的感覺來判斷是不可靠的，溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。測量溫度的工具叫溫度計(jì)，日常生活中常用的

2、溫度計(jì)是液體溫度計(jì)，主要構(gòu)造是玻璃泡、細(xì)管、玻璃管以及測溫液體（比如水銀、酒精和煤油等）。溫度計(jì)的測量原理是利用液體的熱脹冷縮。例1量程相同、最小刻度都是1的甲、乙、丙三支酒精溫度計(jì)，玻璃泡的容積甲稍大一些，乙和丙相同，丙玻璃管的內(nèi)徑稍粗一些，甲和乙相同，由此可判斷相鄰兩刻度線之間的距離是( )A.甲最長 B.乙最長 C.丙最長 D.一樣長 一只自制溫度計(jì)有81根均勻刻線，若把它插入標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下正在熔化的冰水混合物中，水銀柱下降到第11根刻線，當(dāng)把它插入在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中時(shí)，水銀柱升高到第61根刻線?，F(xiàn)選用攝氏溫標(biāo)，這個(gè)溫度計(jì)的測量范圍是( )A.-5110 B.-18138 C.-201

3、40 D.-22142物態(tài)變化 近年來全球變暖最主要的原因是 （ ）A被大氣吸收的太陽輻射增加 B被大氣反射到太空的太陽輻射增加C被大氣吸收的地表輻射增加 D被地表反射到太空的太陽輻射增加例4 下列說法中正確的是( )A北方寒冷的冬天，室內(nèi)的玻璃窗上會(huì)出現(xiàn)冰花，屬于凝華現(xiàn)象B炎熱的夏天，雪糕周圍出現(xiàn)的“白氣”是雪糕升華的水蒸氣形成的C將-18的冰塊放在冰箱的0保鮮室中，一段時(shí)間后，冰塊的內(nèi)能增加D用鋸條鋸木板，鋸條的溫度升高，是由于鋸條從木板中吸收了熱量例5 如圖所示，甲容器內(nèi)裝有水，乙試管內(nèi)也裝有水，并通過甲容器密封蓋上的孔插入甲容器的水中，且乙試管與密封蓋緊密接觸?，F(xiàn)給甲容器加熱，則經(jīng)過一

4、段時(shí)間后 （ ） A、 甲容器內(nèi)的水先沸騰B、 乙試管內(nèi)的水先沸騰C、 甲容器、乙試管內(nèi)的水同時(shí)沸騰D、 甲容器內(nèi)的水沸騰，乙試管內(nèi)的水不會(huì)沸騰熱傳遞與比熱容1、熱傳遞熱傳遞是指熱量從高溫物體傳到低溫物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。熱傳遞是自然界中普遍存在的一種自然現(xiàn)象。只要物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差，就會(huì)有熱傳遞發(fā)生，并且將一直繼續(xù)到溫度相同的時(shí)候?yàn)橹?。發(fā)生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差，與物體的狀態(tài)、物體間是否接觸都無關(guān)。熱傳遞的結(jié)果是溫差消失，即物體達(dá)到相同的溫度。在熱傳遞過程中，高溫物體放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少（確切地說是物體里的分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)

5、能減?。蜏匚矬w吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加。因此，熱傳遞的實(shí)質(zhì)就是能量從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的過程，這是能量轉(zhuǎn)移的一種方式。熱傳遞轉(zhuǎn)移的是內(nèi)能，而不是溫度。熱傳遞有三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。熱傳導(dǎo)的實(shí)質(zhì)是由物質(zhì)中大量的分子熱運(yùn)動(dòng)互相撞擊，而使能量從高溫物體傳給低溫物體，或由物體的高溫部分傳至低溫部分的過程。在熱傳導(dǎo)的過程中，物質(zhì)的分子并未遷移。熱對流是發(fā)生在流體（液體和氣體）中的一種熱傳遞現(xiàn)象，流體中溫度不同的各部分之間發(fā)生相對移動(dòng)時(shí)所引起的熱量傳遞的過程；流體內(nèi)各部分溫度不同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致各部分密度不同，一般說來溫度高，則密度小，溫度低，則密度大，這樣密度大小不同的各部分就會(huì)產(chǎn)生相

6、對位移，從而使熱量發(fā)生轉(zhuǎn)移。物體通過電磁波傳遞能量的過程稱為輻射，熱輻射是指物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電磁波的能量而進(jìn)行的輻射過程。用輻射方式傳遞熱，不需要任何介質(zhì)，因此，輻射可以在真空中進(jìn)行，地球上得到太陽的熱就是太陽通過輻射的方式傳來的。熱傳遞的快慢和多種因素有關(guān)，比如物體的溫差、物質(zhì)種類、接觸面積等。例6 一厚度為d的薄金屬盤懸吊在空中，其上表面受太陽直射，空氣的溫度保持300K不變，經(jīng)過一段時(shí)間，金屬盤上表面和下表面的溫度分別保持為325和320K。假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)金屬盤每個(gè)表面散失到空氣中的能量與此表面和空氣的溫度差以及此表面的面積成正比；單位時(shí)間內(nèi)金屬盤上、下表面之間傳遞的熱量與金屬盤的厚度成

7、反比，與兩表面之間的溫度差和表面面積成正比。忽略金屬盤側(cè)面與空氣之間的熱傳遞。那么，在金屬盤的厚度變?yōu)?d而其他條件不變的情況下，金屬盤上、下表面溫度穩(wěn)定之后，金屬盤上表面的溫度將變?yōu)? )(A)323K (B)324 (C)326 (D)327K例7 太陽每秒輻射的能量可達(dá)P=41026 J，光從太陽傳到地球需要t=500s，地球半徑R=6.4103km，那么地球上每秒能接受多少太陽能？2、比熱容（1）比熱容的概念比熱容簡稱比熱，指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量。國際單位制中的單位是J/(Kg.)。計(jì)算比熱容的公式為，比熱容不隨物質(zhì)的質(zhì)量、吸收（放出）熱量的多少及溫度的變化而變化；

8、只要是相同的物質(zhì)，不論形狀、質(zhì)量、溫度高低、放置地點(diǎn)如何，比熱容一般都相同。比熱容是物質(zhì)的特性之一，不同物質(zhì)的比熱容一般不同，它反映了不同物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的強(qiáng)弱，利用物質(zhì)的這種性質(zhì)可以鑒別物質(zhì)。根據(jù)Q=cmt，質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，溫度變化相同時(shí)，比熱容大的物質(zhì)，所需要吸收或放出的熱量更多，因此比熱容大的物質(zhì)溫度不易變化，比熱容是物質(zhì)熱慣性的量度。對于同一種物質(zhì)，比熱容的值還與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，同一種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容是一定的，但在不同狀態(tài)下，比熱容是不同的。水的比熱容是4.2103J/(Kg.)，其物理意義是：質(zhì)量為1Kg的水溫度升高（或降低）1時(shí)所吸收（放出）的熱量為4.2103J。（2

9、）混合物的比熱容 由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的混合物，其比熱容并不是簡單的等于各組分比熱容的平均值，混合物的比熱容也應(yīng)用來計(jì)算。某學(xué)生用兩個(gè)相同的熱源分別對質(zhì)量為m1，比熱容為c1的甲物質(zhì)和質(zhì)量為m2、比熱容為c2的乙物質(zhì)加熱，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)分別畫出甲、乙兩物質(zhì)的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖線，如圖10所示。根據(jù)圖線情況，作出如下推斷，其中正確的是若m1=m2，則c1c2； (B)若m1c2；(C)若c1=c2，則m1c2，則m1m2。ABC例9 三個(gè)相同的熱源分布在一橫放著的圓筒內(nèi)，圓筒的側(cè)壁和一個(gè)底部均絕熱，另一個(gè)底部開口并被導(dǎo)熱膜封住。用另兩個(gè)導(dǎo)熱膜在圓筒內(nèi)隔出兩個(gè)豎面，從而將三個(gè)熱源互

10、相隔開并形成A、B、C三個(gè)獨(dú)立單元區(qū)域。假設(shè)周圍環(huán)境的溫度恒定，并且傳導(dǎo)的熱功率與溫差成正比，每個(gè)獨(dú)立單元區(qū)域內(nèi)空氣的溫度均勻。A、B、C三個(gè)獨(dú)立單元區(qū)域的溫度與周圍環(huán)境的溫度差分別為tA、tB和tC，則tA：tB：tC為（ ）A3:2:1 B6:3:2 C5:3:1 D6:5:3四、熱平衡方程與熱平衡問題1、熱平衡方程例10在兩個(gè)相同的杯子內(nèi)盛有質(zhì)量相等的熱水和冷水，將一半熱水倒入冷水杯內(nèi)，冷水杯內(nèi)的溫度升高21，若再將熱水杯內(nèi)剩余熱水的一半再次倒入冷水杯內(nèi)，冷水杯內(nèi)的水溫會(huì)升高（ ） A. 9 B. 8 C. 6 D. 5 2、多個(gè)物體的熱平衡方程例11 設(shè)有N個(gè)物體，它們的比熱容、質(zhì)量、

11、初溫分別為（C1，m1，t1），（C2，m2，t2），（C3，m3，t3），. （CN，mN，tN），現(xiàn)將這N個(gè)物體置于封閉絕熱的容器中充分進(jìn)行熱交換，假設(shè)容器不吸熱且各物體之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也無物態(tài)變化，問熱平衡后，物體的溫度是多少？有物態(tài)發(fā)生變化的熱平衡問題例12將50克、0的雪(可看成是冰水混合物)投入到裝有450克、40水的絕熱容器中，發(fā)現(xiàn)水溫下降5。那么在剛才已經(jīng)降溫的容器中再投入100克上述同樣的雪，容器中的水溫將又要下降 ( ) (A)6 (B)7.5 (C)9 (D)104、物體的散熱問題例13 如圖所示的裝置，可以測定每千克I00 的水，在大氣壓下汽化成100 的水蒸氣所需吸收的熱量Q。該裝置的測量原理是：用加熱器使水沸騰，汽化的 水蒸氣通過凝聚器液化后被收集在量杯中；測量加熱器的發(fā)熱功率及一段時(shí)間內(nèi) 在量杯中收集到的