第十二章-内能及热机(学生用)

九年级物理•第十二章内能与热机海帆教育中学物理组12.1认识内能动能和势能的概念分子动理论的初步知识物体由于运动而具有的能叫做动能。物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。物体由于弹性形变而具有的能叫做弹性势能。物体是由大量分子组成的；分子间存在间隙；分子在不停地做无规则的运动；分子间存在相互作用力。物体由于做机械运动而具有机械能，物体内大量分子也在不停地运动着，而且分子间也存在相互作用的力。分子是否也具有能呢？提出问题：观察对比:①运动着的篮球具有动能运动着的分子呢?想一想?结论:运动着的分子也有动能.我在动,也有动能噢！由于分子作无规则运动而具有的能叫做分子动能。②石块和地球互相吸引具有势能互相吸引的分子也有势能吗?石块由于地球吸引而下落结论：互相吸引的分子也具有势能讨论：互相排斥的分子之间有没有势能呢？结论：互相排斥的分子也具有势能。被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能。由于分子间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能内能的概念：物体内部所有分子的动能与势能的总和，叫做物体的内能。特别说明：一切物体，不论温度高低，都具有内能。影响内能的因素有哪些?思考质量温度、内能跟温度的关系一个物体温度升高时分子动能增大它的分子运动速度加快组成这个物体的所有分子的动能总和增加它的内能就会增加一个物体温度降低时它的内能就会减少内能与机械能相同吗？机械能：与物体机械运动有关的能内能：与物体内分子的热运动及相互作用有关的能内能与机械能是不同形式的能人用力钻木，会使物体的温度升高，这是通过什么途径来改变物体内能的饮料和冰块放在一起，它们的温度会发生变化，这是通过什么途径来改变物体内能的2．改变内能的方法取一根粗铁丝，我们有什么办法使粗铁丝的温度升高，内能增加？来回弯折铁丝与其它物体来回摩擦做功用火加热铁丝放在太阳下晒放在热水中烫热传递改变物体内能的途径是做功和热传递。做功改变物体内能实例搓手时手变热了滑下时摩擦发烫了钻木取火内能增加了1.做功改变物体内能A.外界对物体做功内能增加B.物体对外界做功温度升高温度降低内能减少讨论:做功改变内能的实质是什么?物体对外界做功机械能内能转化为内能机械能外界对物体做功转化为如:气体膨胀（蒸气机）如:摩檫生热、压缩气体做功（打气筒的使用）做功改变物体内能的实质（1）克服摩擦对物体做功——机械能转化为内能，物体内能增加（3）压缩气体对气体做功——机械能转化为内能，气体内能增加（2）弯折铁丝对铁丝做功——机械能转化为内能，铁丝内能增加（4）气体膨胀对物体做功——内能转化为机械能，内能减少对物体做功，机械能转化为内能，物体的内能增加。物体对外界做功，内能转化为机械能，内能减少。用做功的方式改变物体的内能，实质是不同形式的能之间的转化。用热传递的方式改变物体的内能活动2烧铁棒的一端，另一端也会变热传导对壶底加热，壶内的水都会变热对流太阳出来暖洋洋辐射热传递的三种方式热传递改变内能的实质B.物体放热温度降低内能减少讨论:热传递改变内能的实质是什么?热传递改变物体内能的实质是内能的转移高温物体低温物体转移到(不同物体之间)低温部分高温部分(同一物体之间)转移到A.物体吸热温度升高内能增加A.物体吸热温度升高结论：做功和热传递对改变物体的内能是等效的。问题讨论：一个物体温度升高了它的内能怎么变化？是用哪种方式改变的内能？一个物体温度降低了它的内能怎样变化？是用哪种方式改变的内能？请回答12.2热量与热值A半杯热水B半杯冷水混合一杯温水讨论:①A、B物体温度的变化？内能的变化？②A、B物体分别失去或得到什么？这是通过哪种方式改变物体的内能？热传递改变内能讨论:1.热传递改变内能的实质是什么?2.发生热传递的条件是什么？A半杯热水B半杯冷水热传递的实质是：能量从高温物体传递到低温物体或能量从同一物体的高温部分传递到低温部分发生热传递的条件是有温差存在热传递过程中物体内能改变的多少叫热量思考：内能改变多少可以用什么来量度呢？热量是物体内能改变的一种量度.Q吸热时Q吸，放热时Q放焦（J）1.定义3.单位2.符号物体吸收了多少热量，物体的内能就增加了多少；相反，物体放出了多少热量，物体的内能就减少了多少一根火柴完全燃烧放出的热量约为1000J热量热量是一个过程量，它对应于热传递的过程。一个物体的温度即使很高，也不能说它含有的热量多不能说：一个物体含有多少热量只能说：一个物体吸收了多少热量或放出了多少热量即热量探究物体吸收或放出的热量A一壶水B半壶水用同样的炉火烧开温度相同一壶水与烧开半壶水（1）哪壶水需要加热的时间长？讨论：（2）哪壶水吸收的热量多？（3）这说明了物体吸收或放出热量的多少与什么因素有关？探究物体吸收或放出的热量说明：物体吸收热量的多少与物体的质量大小有关讨论：两个同样的水壶中倒入质量相等的水，C壶内倒入的是10°C的水，D壶内倒入的是90°C的水，用同样的炉火把它们烧开(加热到100°C）。问：1、哪壶水需要加热的时间长？2、哪壶水吸收的热量多？3、这说明了物体吸收热量的多少又与什么因素有关？C壶10°C100°C90°C100°CD壶探究物体吸收或放出的热量说明：物体吸收热量的多少与物体温度的变化多少有关☆烧水经验告诉我们：水的质量越大升高的温度越大，需要吸收的热量越多多.探究物体吸收或放出的热量物体放出或吸收热量的多少，跟物体的质量大小成___比，跟物体温度的变化多少成___比科学实验表明：1千克水温度升高1℃,所需吸收的热量是4.2×103J.?问：1千克的其他物质,温度升高1℃,是否与水一样,要吸收4.2×103J的热量呢?英国物理学家焦耳经过长期的实验研究得出1千克水温度降低1℃,所需放出的热量是4.2×103J.探究物体吸收或放出的热量请你根据焦耳的实验规律完成下列问题1kg水温度升高1°C时所吸收的热量是4.2x103J1kg水温度降低1°C时所放出的热量是4.2x103J想一想：1）1kg水温度升高10°C时，需要吸收的热量是多少？2）10kg水温度升高10°C时，需要吸收的热量是多少？3）10kg水温度从10°C升高到100°C时，需要吸收的热量是多少？4.2x103Jx10=4.2x104J4）10kg水温度从80°C降低到30°C时,需要吸收还是放出的热量？热量是多少？讨论：例举一下生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水？草木、煤炭等石油、酒精、汽油等煤气、天然气等固体燃料液体燃料气体燃料燃料的热值燃料可分为哪三种讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些热量从何而来？思考：5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多思考：用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不相同，这说明什么？说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量（2）燃料的种类大量实验表明：1、同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比。2、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。想一想:什么是完全燃烧呢?关于完全燃烧——就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的，热值燃料的热值在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的符号：q单位：J/kg（J/m3）无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义：液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义：___________________________________________表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。1.定义2.单位及符号3.意义燃料的热值请大家从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。思考：(1)柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？(2)3Kg的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？q柴油=3.3×107J/kg：1千克的柴油完全燃烧时放出的热量为3.3×107焦燃料的热值燃料完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：燃料燃烧放热计算公式Q=qm想一想：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？解：查表可知，汽油的热值q=4.6×103J/kg∵m=500g=0.5kg∴Q=qm=4.6×103J/kg×0.5kg=2.3×103J答：燃料燃烧计算公式2.完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木材放出的热量？思考：1kg的干木柴热值是多少0.5kg干木柴热值是多大1.热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？认识燃料热值表普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有15％；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为30％；现代化的锅炉，燃烧效率可达90％左右。什么是燃烧效率？怎样提高燃料的燃烧效率？•在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分．•炉子的效率：有效利用的热量与完全燃烧时放出的热量的比值．燃料燃烧燃料利用效率燃料利用效率图未燃烧的能量散失的能量利用的能量扇面41）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。2）尽可能减少各种热量损失。提高燃料利用率的措施问题①：以一名16岁的男生为例，青少年每天最少需要摄入的淀粉量是：1.2×107J÷（1.72×104J/kg）＝7×102g问题②：食物提供的热量被人吸收后转化为内能，使人们保持体温；转化为机械能，使人们能够进行日常活动，能够走、跑、跳，能够说话、唱歌、维持呼吸、心跳、血液流动等一切生理活动；还有一部分转化为生物能储存在人体内。食物提供的热量被人体吸收转化为内能转化为机械能转化为生物能如果过量饮食，或运动量偏小，人体吸收食物提供的能量将会过量的储存在人体内，引发肥胖症；如果饮食偏少，人体吸收食物提供的能量无法提供正常生理活动需要的能量，还要消耗体内正常储存的内能，这对于处在发育期的青少年，就会引发发育迟缓、体质瘦弱、抗病能力差等问题，对健康成长不利。12.3研究物质的比热容海边的故事•初夏，小明和小华到海边游玩。中午，他们赤脚走在海边的沙滩上，觉得沙子很烫；他们又跳进海里，觉得海水很凉。傍晚，他们又来到海边，却发现沙子变凉了，而海水却很暖和。提出问题•为什么在同一时刻沙子和海水的温度却不一样？猜想和假设•1、海水是液体，液体蒸发吸热有制冷作用，所以海水温度低。•2、沙子比海水吸收的热量多。•3、沙子吸热升温或放热降温都要比水快。研究对象：沙子、水设计实验沙如何比较物质吸收热量多少？如果加热方法完全相同,就可以认为相同时间里物质吸收的热量相同信息快递：沙加热时间的长短比较___________沙质量相同升高相同的温度比加热时间研究方法：控制变量法•设计实验•进行实验，收集证据实验应注意的问题B温度计可不可以充当搅拌器？A石棉网起什么作用？记录数据表格0.10.19877沙水温度升高10℃需加热时间/s温度升高20℃需加热时间/s质量/kg等质量的沙子和水升高相同温度，沙比水需的时间___。实验结果：等质量沙子比水吸收的热量___。推理：结论：质量相等的不同物质,在升高相同的温度时，吸收的热量__________。•分析与结论类比密度发现新知物质质量温度变化吸热水相同相同沙物质体积质量水相同沙质量体积热量质量温度变化量比热容密度单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫这种物质的比热容。1、比热容定义：物质的比热容热量质量温度变化量比热容Qm△tC单位：焦耳/(千克·摄氏度)J/(Kg·℃)读作：焦每千克摄氏度Q吸=cm(t-t0)Q放=cm(t0-t)热量计算公式Q=cm△t当物体温度升高时所吸收的热量为：当物体温度降低时所放出的