《內(nèi)能與熱機(jī)》全章復(fù)習(xí)與鞏固（提高） 知識講解

《熱和能》全章復(fù)習(xí)與鞏固（提高）

責(zé)編：馮保國【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1、內(nèi)能、熱量的概念，影響內(nèi)能的因素，改變內(nèi)能的途徑；2、比熱容的概念、單位、意義及其應(yīng)用；3、熱量的計(jì)算；4、熱機(jī)的工作原理及能量轉(zhuǎn)化過程；5、燃料的熱值及熱機(jī)效率?！局R網(wǎng)絡(luò)】【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、內(nèi)能1、內(nèi)能：把物體內(nèi)所有的分子動(dòng)能與分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。2、單位：焦耳，符號J。3、改變內(nèi)能的方式：做功；熱傳遞。要點(diǎn)詮釋：1、同一個(gè)物體，它的溫度越高，內(nèi)能越大。物體內(nèi)能的大小，除與溫度有關(guān)外，還與物體的體積、狀態(tài)、質(zhì)量等因素有關(guān)。2、一切物體都有內(nèi)能。3、內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別：

物體的內(nèi)能大小與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)以及分子間的相互作用情況有關(guān)，是物體能量的微觀表現(xiàn)；物體的機(jī)械能則與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況及相對位置有關(guān)，是物體能量的宏觀表現(xiàn)。物體的內(nèi)能在任何情況下都不會為零（因?yàn)榉肿硬煌５刈鰺o規(guī)則運(yùn)動(dòng)總有動(dòng)能），而物體的機(jī)械能可以相對為零。所以內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能量。4、(1)對物體做功，物體的內(nèi)能會增加。

①實(shí)驗(yàn)：

如下圖所示，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速壓下去，可以看到棉花燃燒起來了。這是因?yàn)榛钊麎嚎s空氣做功，使空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到了棉花的燃點(diǎn)，使棉花燃燒。②結(jié)論：對物體做功，物體的內(nèi)能會增加。(2)物體對外做功，本身的內(nèi)能會減少

①實(shí)驗(yàn)：

如下圖所示，大口玻璃瓶內(nèi)有一些水，水的上方有水蒸氣。給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，可以看到容器中出現(xiàn)了霧，這是因?yàn)槠績?nèi)的空氣推動(dòng)瓶塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣凝成小水滴。②結(jié)論：物體對外做功時(shí)，本身的內(nèi)能會減小。

(3)總結(jié)：對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外做功，本身的內(nèi)能會減小。

要點(diǎn)二、熱量1、定義：把物體在熱傳遞過程中內(nèi)能改變的多少叫做熱量。2、單位：焦耳，符號是J。3、實(shí)質(zhì)：能量(內(nèi)能)從高溫物體傳到低溫物體或者從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。(也就是說內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，能的形式并未發(fā)生變化)要點(diǎn)詮釋：熱量、溫度和內(nèi)能：“熱量不能含、溫度不能傳、內(nèi)能不能算”（1）熱量是一個(gè)過程量，只有發(fā)生了熱傳遞過程，有了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，才能討論熱量問題。所以物體本身沒有熱量，不能說某個(gè)物體具有多少熱量，更不能比較兩個(gè)物體熱量的大小。（2）內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，但是它具有不可測量性，所以不能說物體具有多少的內(nèi)能。（3）在熱傳遞過程中，熱量從高溫物體傳到低溫物體，而不能說將高溫物體的溫度傳遞給了低溫物體。（4）溫度、內(nèi)能、熱量是熱學(xué)中三個(gè)重要的物理量。它們之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系。熱量的大小與物體內(nèi)能的多少、物體溫度的高低沒有關(guān)系。要點(diǎn)三、熱值1、概念：把某種燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量與燃料質(zhì)量的比叫做這種燃料的熱值。2、符號：q3、單位：J/kg4、公式：Q=mq要點(diǎn)詮釋：熱值是反映燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)大小的物理量，所謂“完全燃燒”是指全部燒完燒盡的意思，即燃料的燃燒必須是與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應(yīng)，這是一個(gè)理想的燃燒過程，在實(shí)際中是難以實(shí)現(xiàn)的，所以由計(jì)算出的理論值與實(shí)際有較大的差異（與實(shí)際燃燒條件有關(guān)）。熱值是燃料本身的一種特性，同種燃料的熱值不隨燃燒充分與否而變，不隨燃料質(zhì)量的大小而變，即每種燃料都有一個(gè)確定的燃燒值，不同燃料的燃燒值一般不同。要點(diǎn)四、比熱容1、比熱容：比熱容在數(shù)值上等于單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量。2、物理意義：表示物質(zhì)的吸、放熱性能。3、單位：J/(㎏·℃）。4、熱量的計(jì)算：（1）吸熱公式：Q吸=cm(t-t0)

式中Q吸表示物體吸收的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，t0表示物體原來的溫度，t表示物體后來的溫度。（t-t0）表示溫度的升高量。

（2）放熱公式：Q放=cm(t0-t)

式中（t0-t）表示物體溫度的降低量。

要點(diǎn)詮釋：

1、比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，

（1）同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關(guān)。

（2）同一種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下比熱容不同，如冰、水的比熱容是不同的。

2、水的比熱容比較大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表現(xiàn)：

（1）由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水升高（或降低）一定的溫度吸收（或放出）的熱量較多，我們用水作為冷卻劑和取暖用。

（2）由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天，太陽曬到海面上，海水的溫度升高過程中吸收大量的熱，所以人們住在海邊并不覺得特別熱；冬天，氣溫低了，海水由于溫度降低而放出大量的熱，使沿海氣溫降得不是太低，所以住在海邊的人又不覺得特別冷。

要點(diǎn)五、熱機(jī)1、熱機(jī)：將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2、汽油機(jī)：是用汽油作燃料，使汽油在機(jī)器內(nèi)部燃燒，從而將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種熱機(jī)。3、汽油機(jī)的工作原理：（1）汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在氣缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程（也叫行程）。（2）汽油機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。（3）在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程均為輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成動(dòng)作。（4）汽油機(jī)的工作過程：要點(diǎn)詮釋：汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)不同點(diǎn)相同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。

（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（3）每一個(gè)工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點(diǎn)火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動(dòng)燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進(jìn)氣缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個(gè)大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個(gè)大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、輪船等重型機(jī)械【典型例題】類型一、基礎(chǔ)知識1、有關(guān)燃料燃燒及燃料的熱值，下面說法正確的是（）A．燃料燃燒的過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．燃料的熱值越大，燃燒過程中放出的熱量越多C．燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關(guān)D．以上說法均不正確【思路點(diǎn)撥】熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無關(guān)?！敬鸢浮緿【解析】A、燃料燃燒的過程中，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故A錯(cuò)誤；

B、燃料燃燒放出的熱量與是否完全燃燒、燃料的熱值和質(zhì)量都有關(guān)系，因此熱值大的燃料不一定放出的熱量多，故B錯(cuò)誤；CD、燃料的熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的燃燒情況無關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D?！究偨Y(jié)升華】本題考查了學(xué)生對燃料熱值是燃料特性的理解與掌握，是經(jīng)?？嫉念}型，充分理解“熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無關(guān)”。舉一反三：【變式】燒開同樣一壺水，完全燃燒的干木材與完全燃燒的無煙煤質(zhì)量不同，是因?yàn)楦赡静暮蜔o煙煤具有不同的（）A．熱值B．比熱容C．內(nèi)能D．熱量【答案】A2、（?當(dāng)涂縣三模）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．溫度高的物體內(nèi)能一定大，溫度低的物體內(nèi)能一定小B．物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，只要溫度不變，物體的內(nèi)能就一定不變C．物體的溫度越高，所含熱量越多D．內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體【思路點(diǎn)撥】（1）一切物體都有內(nèi)能，物體的內(nèi)能與溫度、質(zhì)量和狀態(tài)有關(guān)；（2）晶體在熔化時(shí)，吸收熱量，但溫度不變，內(nèi)能增加；（3）熱量是指在熱傳遞過程中傳遞能量的多少，不能說含有多少熱量；（4）熱傳遞的條件：有溫度差。【答案】D【解析】A、因?yàn)閮?nèi)能與溫度、質(zhì)量和狀態(tài)有關(guān)，故A錯(cuò)誤；B、晶體熔化時(shí)，溫度不變，如冰熔化時(shí)，溫度不變，但內(nèi)能增加，故B錯(cuò)誤；C、物體溫度越高，內(nèi)能越多，不能說含有的熱量越多，故C錯(cuò)誤；D、熱傳遞的條件是有溫度差，因此內(nèi)能小的物體可以將熱量傳遞給內(nèi)能大的物體，故D正確；故選D?！究偨Y(jié)升華】本題主要考查學(xué)生對：溫度、內(nèi)能與熱量關(guān)系，以及熱傳遞的條件的了解和掌握。舉一反三：【變式】以下說法正確的是（）

A、物體的溫度升高，內(nèi)能一定增加。

B、物體的內(nèi)能增加，溫度一定升高。

C、物體吸收熱量，內(nèi)能一定增加。

D、物體內(nèi)能增加，一定吸收了熱量?！敬鸢浮緼3、質(zhì)量不同，初溫相等的大、小兩個(gè)鐵塊，吸收了相等的熱量后將它們接觸，則（）

A、內(nèi)能從質(zhì)量大的鐵塊傳遞到質(zhì)量小的鐵塊上

B、內(nèi)能從質(zhì)量小的鐵塊傳遞到質(zhì)量大的鐵塊上

C、大小兩個(gè)鐵塊之間沒有發(fā)生熱傳遞

D、條件不足，無法判定【思路點(diǎn)撥】（1）初溫相同、吸收熱量相同的兩個(gè)鐵塊，質(zhì)量大的升高的溫度??；（2）溫度不同的兩個(gè)物體相互接觸會發(fā)生熱傳遞。【答案】B【解析】物體之間能不能發(fā)生熱傳遞，要看物體之間是否存在溫度差。當(dāng)大、小兩個(gè)鐵塊吸收了相同的熱量后，要分析它們的末溫是否相同，這要根據(jù)公式去分析，設(shè)大、小鐵塊的質(zhì)量分別為m1和m2，吸熱后的末溫分別為t1和t2，又知初溫相同，即t01=t02，吸收的熱量相同，即Q吸1=Q吸2，

由于是同種物質(zhì)，比熱相同，所以，，

又m1>m2，所以由以上各式解得t1<t2，即小塊鐵比大塊鐵的末溫高，所以會發(fā)生傳遞，并且熱量從溫度高的小鐵塊傳向溫度低的大鐵塊。【總結(jié)升華】本題考查了比熱容的概念、熱平衡方程、熱量公式，能確定甲乙兩金屬塊的末溫關(guān)系是本題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式】質(zhì)量為2kg的水，溫度由30℃升高了50℃，吸收多少熱量？【答案】4.2×105J【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。物體升高溫度t-t0=50℃，而原來的溫度30℃在本題中無實(shí)際意義。4、如圖所示為四沖程內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程的示意圖，箭頭表示活塞的運(yùn)動(dòng)方向。請你結(jié)合氣門的位置做出判斷，其正確的工作順序是（）

A．甲、丁、乙、丙B．乙、丙、丁、甲

C．丙、甲、乙、丁D．丁、甲、丙、乙【答案】D【解析】吸氣沖程進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)；壓縮沖程，氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)；做功沖程，氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)；排氣沖程，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)。【總結(jié)升華】根據(jù)活塞和氣門的情況來判斷內(nèi)燃機(jī)的沖程。舉一反三：【變式】（?廣東模擬）某四沖程汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則（）A．該汽油機(jī)每秒鐘對外做功50次B．該汽油機(jī)每秒鐘活塞完成50個(gè)沖程C．圖中是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．圖中是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】D類型二、知識運(yùn)用5、（春?江蘇校級月考）原來溫度相同的銅和鉛，其比熱容之比是3：1，質(zhì)量之比是2：3，現(xiàn)對它們分別加熱，使其吸收相等的熱量，然后接觸（接觸時(shí)，熱量無損失），則（）A．熱量由鉛傳給銅B．溫度由銅傳給鉛C．熱量由銅傳給鉛D．不發(fā)生熱傳遞【答案】A【解析】由題知，m銅：m鉛=2：3，c銅：c鉛=3：1，銅和鉛吸收的熱量：Q銅：Q鉛=1：1，因?yàn)镼吸=cm△t，所以；即：，所以銅和鉛升高溫度的比值：。已知銅和鉛的質(zhì)量、初溫相同，所以鉛的末溫比銅的末溫高，熱量將會由鉛塊傳向銅塊，故選A?！究偨Y(jié)升華】此題考查的是熱傳遞的條件及熱量公式的應(yīng)用。6、一汽車在平直公路上以20m/s的速度勻速行駛，所受阻力為500N，平均每小時(shí)耗油5L，求發(fā)動(dòng)機(jī)效率為多少？（油的密度是0.7×103kg/m3，油的熱值為4.6×107J/kg）【思路點(diǎn)撥】利用力做功公式W=Fs求出所做的有用功；利用