2　熱和內(nèi)能 (2)

1、第十六章 熱和能,第一節(jié)：分子熱運(yùn)動(dòng),什么是分子 ？,保持物質(zhì)原來性質(zhì)不變的最小微粒叫做分子。,如果把分子設(shè)想成球形,一般分子的直徑大約只有10-10米,用肉眼直接看不到。,分子到底有多小,？,將二萬個(gè)氧分子，一個(gè)緊挨一個(gè)排成一串，那么它們的總長(zhǎng)度和一根頭發(fā)絲的直徑差不多。,在通常的溫度和壓強(qiáng)下，1cm的水中含有大約3.351022個(gè)水分子，若把這些水分子均勻地分布在地球表面，1cm2面積上可得5000多個(gè)水分子！,分子數(shù)量有多大,？,一擴(kuò)散現(xiàn)象： 定義： 不同的物質(zhì)在互相接觸時(shí),彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象, 叫做擴(kuò)散。 影響擴(kuò)散快慢的因素：溫度越高，擴(kuò)散越快。 擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)：一切物質(zhì)的分子都在不停地做

2、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 分子熱運(yùn)動(dòng)：溫度越高。運(yùn)動(dòng)越劇烈。 二分子間作用力 分子間既有引力又有斥力。 歸納：分子動(dòng)理論的內(nèi)容： 一切物質(zhì)都是由分子組成的。 構(gòu)成物質(zhì)的分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 分子間同時(shí)存在引力和斥力。,1、毒品“毀滅自己,禍及家庭,危害社會(huì)” ，我國(guó)采用“禁種、禁販、禁制、禁吸”四禁并舉的禁毒方針。 經(jīng)過訓(xùn)練的警犬憑什么可以從旅客的行李箱中發(fā)現(xiàn)夾帶的海洛因、搖頭丸等毒品?,動(dòng)腦學(xué)物理,2、影響蒸發(fā)快慢的因素有三個(gè)：液體的溫度；液體的表面積；液體表面空氣流動(dòng)程度。 提高液體的溫度是加快液體蒸發(fā)的方法之一，請(qǐng)你用分子熱運(yùn)動(dòng)的知識(shí)來解釋此現(xiàn)象。,動(dòng)腦學(xué)物理,蒸發(fā),3、用細(xì)線把很干凈的玻璃板

3、吊在彈簧測(cè)力計(jì)的下面，記住測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。使玻璃板水平接觸水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)有什么變化？解釋產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因。,動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理,第二節(jié)：物體的內(nèi)能,一切物體內(nèi)部所有分子都在做yong不停息的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，因而它們具有動(dòng)能；而分子之間具有一定的距離，也具有一定的作用力，因而它們具有勢(shì)能（分子勢(shì)能）；物體內(nèi)部所有分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。,對(duì)內(nèi)能的理解,1、一切物體在任何情況下都有內(nèi)能。既然物體內(nèi)部分子永不停息地運(yùn)動(dòng)著和分子之間存在作用力，那么內(nèi)能是無條件存在的，無論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊。,2、物體的內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)

4、的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，不是分子的內(nèi)能，更不能說成單個(gè)分子或少數(shù)分子的內(nèi)能，單獨(dú)考慮一個(gè)分子的內(nèi)能是沒有意義的。,3、物體的內(nèi)能是“狀態(tài)量”，要用“具有”或“含有”，“增加”或“減少”來表述。,猜想： 一個(gè)物體的內(nèi)能與哪些因素有關(guān)呢？,溫度 質(zhì)量 物質(zhì)的種類 體積 物體的狀態(tài),改變物體的內(nèi)能的方法有哪些？,做功和熱轉(zhuǎn)遞,做功和熱轉(zhuǎn)遞都可以改變物體的內(nèi)能。理解：,1、做功改變物體的內(nèi)能實(shí)際上是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體內(nèi)能。外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能會(huì)減少。,2、熱轉(zhuǎn)遞改變物體的內(nèi)能實(shí)際上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。,3、做功和熱轉(zhuǎn)遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的。,熱傳遞的三種方式：,1

5、、熱傳導(dǎo),2、熱輻射,3、熱對(duì)流,熱 量,熱量是用來表示在熱傳遞過程中物體內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的物理量。也就是說，熱量是在 熱傳遞過程中物體內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度。,回答問題:,1.分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容是什么? 2.什么叫內(nèi)能?決定內(nèi)能大小的因素是什么? 3.改變內(nèi)能大小的途徑是? 4.什么叫熱量?熱量和內(nèi)能的區(qū)別和聯(lián)系是什么?,二.典型例題:,1.把兩塊純凈的鉛塊壓緊,它們就能合成一塊,而把兩塊光滑的玻璃緊貼在一起,卻不會(huì)合成一塊的原因是:( ) A.玻璃分子間不存在引力: B.玻璃太硬,斥力大于引力: C.玻璃分子間距離太大,分子間作用力太微弱了: D.以上說法都不對(duì).,C,2.在盛油的厚jinshu

6、瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)很大,相當(dāng)于大氣壓的1萬到2萬倍,雖然瓶壁無裂痕,瓶?jī)?nèi)的油依然從里面滲出,這是因?yàn)? ) A.金屬原子間有空隙; B.油分子被壓小了; C.油分子不停的做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng); D.金屬原子不停的做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng).,A,3.關(guān)于溫度、熱傳遞和熱量,下列說法正確的是( ) A.溫度高的物體具有的熱量多; B.溫度低的物體具有的熱量少; C.熱量總是自發(fā)的從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體; D.熱量總是從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體.,C,4.一木箱從粗糙斜面上勻速滑下來,則它的( ) A.機(jī)械能和內(nèi)能都增大; B.機(jī)械能和內(nèi)能都不變; C.機(jī)械能增大,內(nèi)能減小; D.機(jī)械能減小,內(nèi)能增大.,D,

7、5.劣質(zhì)的裝修材料含有超標(biāo)的甲醛等有毒有機(jī)物,用它們裝修房屋,會(huì)造成室內(nèi)環(huán)境污染,這表明_;用膠粘劑可以把裝修材料粘在一起,這說明_ _.,分子在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),分子間存在引力,6.在各種宴會(huì)上、酒吧中,人們常常喝雞尾酒以增加喜慶的氣氛.雞尾酒的調(diào)制方法是:先將顏色不同、密度也不同的幾種酒分別調(diào)好,然后先把一種顏色的酒倒入杯中,在將長(zhǎng)頸漏斗插入杯中,依次倒入其他顏色的酒,這樣就調(diào)制出一杯顏色漂亮、層次分明的雞尾酒.為保證不同顏色的酒不會(huì)相混,在調(diào)制時(shí)應(yīng)該按密度_的次序倒入杯中,這里應(yīng)用了_ _知識(shí).調(diào)好的雞尾酒如果沒有及時(shí)飲用.過一端時(shí)間后,各層的顏色就會(huì)逐漸暗淡了,這說明_.,由大到小

8、,密度,分子在做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),7.火箭在大氣中飛行時(shí),它的頭部溫度可達(dá)幾千攝氏度,在火箭頭上涂一層特殊物質(zhì),這種物質(zhì)在高溫下熔化并且汽化,能起到防止燒壞火箭頭部的作用,在這段描述中包含了哪些物理道理?,答:火箭在大氣中高速飛行時(shí),與空氣間的摩擦很大,使它的內(nèi)能增大,溫度升高.特殊材料在高溫下熔化并且汽化,吸收大量的熱,所以起到防止燒壞火箭頭部的作用.,第三節(jié)：比熱容,想一想：,如圖：左右兩杯水溫度都上升一攝氏度所需的熱量相同嗎？,結(jié)論：同一物質(zhì)升高相同的溫度，質(zhì)量越大吸收的熱量就越多。,發(fā)散： 上圖中，若1千克水升高2攝氏度與1千克水升高1攝氏度所吸收的熱量相比，有何關(guān)系？,結(jié)論： 相同質(zhì)量的

9、同一物質(zhì)溫度升高越多的吸收的熱量越多。,歸納：同一物質(zhì)吸收（放出）熱量的多少?zèng)Q定于物體的質(zhì)量與升高（降低）的溫度。 同種物質(zhì)在質(zhì)量相同的情況下升高（降低）相同的溫度，吸收（放出）的熱量是相同的。,猜測(cè)：？ 水與煤油在升高相同溫度的過程中吸收的熱量一樣多嗎？,研究不同物質(zhì)吸收熱量的能力，所要控制的因素：,1、質(zhì)量相同 2、升高的溫度相同 3、加熱的熱源要相同,結(jié)論：,質(zhì)量相同的水和煤油，升高相同的溫度吸收的熱量是不同的。即不同的物質(zhì)吸收熱量的能力不同。,我們把單位質(zhì)量的物體溫度升高一攝氏度所需吸收的熱量或溫度降低一攝氏度所放出的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容，簡(jiǎn)稱比熱。用符號(hào)C表示。,比熱的單位：,水的

10、比熱為4.2103焦耳/（千克攝氏度） 即C水= 4.2103 J/(KgC),1千克的水升高1 ，吸收的熱量為4.2103焦耳,公式：C=Q/m（t-t0） Q=Cm （t-t0）,幾種物質(zhì)在常態(tài)下的比熱焦耳/（千克攝氏度）,比熱是物質(zhì)的一種特性。每種物質(zhì)都有自己的比熱容。其大小與物質(zhì)的種類、狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。,理解比熱,運(yùn)用知識(shí)，解決問題：,人們用“晨穿皮襖午披紗”來形容我國(guó)西北廣大地區(qū)氣候的一個(gè)特點(diǎn)，即晝夜氣溫的變化比沿海地區(qū)大。試從比熱的角度解釋造成這種現(xiàn)象的原因？,練習(xí)：,1、質(zhì)量相同的鋁和銅，升高相同的溫度， 吸收的 熱量多；如果放出相同的熱

11、量， 溫度降低的多。 2、比熱是物質(zhì)的一種 。一杯水的比熱和半杯水的比熱 。 （相同或不同） 3.兩個(gè)初溫、質(zhì)量相同的銅塊甲和乙,吸收相同的熱量后,升高的溫度之比為1:4,則它們的比熱容之比c甲:c乙=_.,4.某品牌電熱水壺的銘牌標(biāo)著如右表所示的數(shù)據(jù),求:(1)該電熱水壺的電阻 (2)當(dāng)電熱水壺裝滿水后,從20加熱到100 ,水吸收的熱量; (3)在額定電壓下,要放出這些熱量,電熱水壺工作的時(shí)間.(不計(jì)熱量損失) (4)如果在用電高峰時(shí)間內(nèi), 用電熱水壺?zé)?電壓只有200V 左右,這時(shí)電熱水壺發(fā)熱時(shí)的功 率是多大?,5.某一型號(hào)的自動(dòng)電熱水器,額定容量為30L,額定功率為3kW,裝滿20的

12、水,正常工作45min, 能將水加熱到80,水的比熱容為4.2103J/(),求: (1)水箱中的水吸收多少熱量? (2)這段時(shí)間電熱水器共消耗多少電能? (3)此電熱水器的效率.,解:(1)水的質(zhì)量m=V=1.0103/m330 10-3 m3=30. 水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)= 4.2103J/(), 30(80-20)=7.56106J 即,水箱中的水吸收了7.56106J的熱量. (2)熱水器消耗的電能W=Pt= 3103W4560s= 8.1106J. (3)電熱水器的效率,答:(1) (2) (3) .,第十六章第四節(jié) 內(nèi)能的利用 熱機(jī),內(nèi)能的利用,1、利用內(nèi)能來加熱。

13、2、利用內(nèi)能來做功。,一、試圖作答：,1、從內(nèi)能的利用看： B-C_；C-D_。 2、從改變內(nèi)能的方法看： B-C_；C-D_。 3、從能量的轉(zhuǎn)化看： A-B_;C-D_。,A,B,C,D,利用內(nèi)能來做功的機(jī)器熱機(jī),1、種類 蒸汽機(jī) 、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等 2內(nèi)燃機(jī) 根據(jù)燃料的不同分為：汽油機(jī)和柴油機(jī)。,汽油機(jī)結(jié)構(gòu)圖,汽油機(jī)工作原理： 汽油在氣缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的熱氣，使燃?xì)馔苿?dòng)活塞而做功。,沖程： 在活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，它從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。,一個(gè)循環(huán)有四個(gè)沖程： 吸氣沖程， 壓縮沖程， 做功沖程， 排氣沖程,這是吸氣沖程。在這個(gè)沖程中，進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，活

14、塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方的容積變大，氣缸內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度。可燃混合氣體被吸入缸內(nèi)?；钊兄料轮裹c(diǎn)時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)過半周，進(jìn)氣門關(guān)閉，吸氣沖程結(jié)束。,由于進(jìn)氣道的阻力，進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣壓稍低于大氣壓，約0.07-0.09MPa?；旌蠚膺M(jìn)入氣缸后，與缸壁、活塞等高溫構(gòu)件接觸，并與上一循環(huán)的高溫殘余廢氣混合，所以溫度上升至370-400K。,這是壓縮沖程。進(jìn)氣沖程結(jié)束后，進(jìn)氣門、排氣門同時(shí)關(guān)閉。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞上方的容積縮小，進(jìn)入氣缸的混合氣體被壓縮，使其溫度、壓力升高?；钊缴现裹c(diǎn)時(shí)，壓縮沖程結(jié)束。,壓縮終了時(shí)，混合氣體溫度約為600-700K，氣壓約0.6-1

15、.2MPa。混合氣被壓縮后密度增大，壓強(qiáng)和溫度迅速升高，為燃燒創(chuàng)造了良好的條件。,這是做功沖程。在這個(gè)沖程中，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，火花塞發(fā)出電火花點(diǎn)燃?xì)怏w。氣體迅速膨脹，在極短的時(shí)間內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到3-5MPa，溫度可達(dá)2200-2800K，高溫高壓氣體推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)迅速運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)而對(duì)外做功。,做功沖程結(jié)束后，氣體的壓強(qiáng)降至約0.3-0.5MPa，溫度降至1300-1600K。,排氣沖程。做功沖程結(jié)束后，進(jìn)氣門還是關(guān)閉、排氣門開啟。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞將燃燒后的廢氣排出。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，開始進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。,柴油機(jī)結(jié)構(gòu)

16、圖,柴油機(jī)在進(jìn)氣沖程吸入的是純空氣，在壓縮沖程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器以霧狀噴入汽缸，在很短的時(shí)間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合。 由于柴油機(jī)的壓縮比高，所以壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)可達(dá)3.5-4.5MPa，溫度可達(dá)750-1000K，大大超過了柴油的自然溫度，故柴油噴入汽缸后，在很短的時(shí)間內(nèi)可自行燃燒，燃燒后的溫度可達(dá)2000-2500K，壓強(qiáng)達(dá)6-9MPa。柴油機(jī)在做功沖程中對(duì)活塞的壓力大于汽油機(jī)，對(duì)外做功也大。,汽油機(jī)于柴油機(jī)的區(qū)別：,汽油機(jī)與柴油機(jī)的相同點(diǎn)：,燃料的熱值,燃燒相同的質(zhì)量的不同燃料，放出的熱量是不同的。例如，燃燒1kg煤放出的熱量，是燃燒1kg

17、木柴放出熱量的兩倍多。,1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的燃值。熱值的單位是焦每千克，符號(hào)是J/kg。,燃料很難完全燃燒，燃燒放出的熱量也不可能完全利用。同樣，以任何方式利用的能量是都不能做到百分之百，這就涉及到一個(gè)能量利用率的問題。,能的利用率,自然界中的各種能量都可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。把一種形式的能轉(zhuǎn)化成另外一種形式的能時(shí)，我們消耗得能和可以利用的能并不相等，這并不是與能的守恒定律相矛盾，而是能在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化時(shí)有損失，而獲得的能與損失的能之和等于消耗的能，能得利用率是獲得的有用能量與消耗的總能量的比值。,1. 相同質(zhì)量的水和煤油，吸收相等的熱量后，溫度升高較多的是 ，溫度升高

18、較少的是 ,2質(zhì)量相同的兩塊金屬塊在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，同時(shí)取出放在足夠大的冰塊上，能使冰熔化較多的那塊金屬具有較大的_,3. 熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成能的機(jī)器；熱機(jī)一個(gè)工作循環(huán)由_個(gè)沖程組成，其中如圖12-3所示是熱機(jī)的_沖程,4. 汽油的熱值是4.6107J/kg，現(xiàn)有汽油500g，如果燃燒其中一半，剩余汽油的熱值是 J/kg一杯水變涼了，它的內(nèi)能 ，比熱容 （選填“增大”、“減小”或“不變”）,5炮彈里火藥燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體炸開彈殼后溫度降低，是用_的方法減少了氣體的內(nèi)能食物放進(jìn)冰箱后溫度降低，是用_的方法減少了食物的內(nèi)能,6在汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是_沖程，將

19、內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是_沖程 7隨著人們物質(zhì)生活水平逐步提高，農(nóng)村的廚灶發(fā)生了革命性的變化煤球爐、沼氣灶和液化氣灶等灶具已走進(jìn)家庭液化氣與煤相比,熱學(xué)方面突出的優(yōu)點(diǎn)是 _；環(huán)保方面突出的優(yōu)點(diǎn)是_若要將2.5kg初溫為20的水加熱到80,至少需要燃燒 _m3 的液化氣(液化氣的熱值是5107J/ m3 ),8、白天，太陽(yáng)能熱水器中水的溫度升高，水的內(nèi)能_（選填“減少”、“不變”或“增加”），這是通過_的方法改變了它的內(nèi)能。,9. 西氣東輸主干線西起塔里木盆地的輪南油氣田，向東途經(jīng)九個(gè)省區(qū)，最終到達(dá)上海， 總計(jì)年輸送天然氣1.21010m3，即年輸氣質(zhì)量為_kg若這些天然氣完全燃燒放出的熱量是_J（

20、管道內(nèi)天然氣密度為6kg/m3，天然氣的熱值是5107J/kg）,10.太陽(yáng)能熱水器具有安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)它吸收太陽(yáng)能后，水的溫度將會(huì)_某太陽(yáng)能熱水器盛有l(wèi)00kg的水，若水溫由20升高到70，則水箱里的水吸收了_J的熱量(C水4.2103J/(Kg ) ),11.熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成 能的機(jī)器。柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)已知某型號(hào)柴油機(jī)的效率為，柴油的熱值為q將質(zhì)量為m的柴油完全燃燒，能放出的熱量Q ，這些熱量通過該柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化對(duì)外所做的有用功W= ,12關(guān)于溫度，熱傳遞和熱量，下列說法中正確的是 ( ) A溫度高的物體具有的熱量多 B溫度低的物體含有的熱量少 C熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體 D熱總是從熱量多的物體傳遞到熱量少的物體 13以下的日常生活事例，通過做功來增加物體內(nèi)能的是（ ） A、給自行車車胎打氣，氣筒發(fā)燙 B放進(jìn)太陽(yáng)能熱水器中的水,溫度升高 C.點(diǎn)燃的爆竹騰空而起 D用水壺?zé)?，水蒸氣將壺蓋頂起,14. 關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是( ) A.物體的溫度越高，所含熱量越多 B.溫度高的物體，內(nèi)能一定大 C.0的冰塊，內(nèi)能一定為零 D.溫