总复习：热和能(基础)知识讲解

总复习：热和能（基础）责编：雒文丽【考纲要求】1.了解分子动理论的初步知识；2.知道物体的内能，知道影响内能大小的因素，改变内能的两种方式；3.掌握比热容的概念，能利用比热容解释有关现象；4.了解热机的工作原理，知道汽油机、柴油机的工作原理及能量转化；5.知道热机的效率；知道提高热机效率的途径；6.知道能量的转化和守恒。【知识网络】【考点梳理】考点一、分子热运动1.物质的构成：常见物质是由分子、原子构成的。2.分子的热运动：（1）扩散：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。（2）影响扩散快慢的因素：温度。（3）扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。3.分子之间的作用力：分子之间既存在斥力也存在引力。要点诠释：1.物体内部大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。温度的高低是物体内分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快。2.分子之间的引力和斥力同时存在，只是对外表现不同：（1）当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力。（2）当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。3、分子动理论的基本观点：（1）常见物质是由大量的分子、原子构成的；（2）物质内的分子在不停地做热运动；（3）分子之间存在引力和斥力。考点二、内能1.定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。2.单位：焦耳，符号：J。3.影响内能大小的因素：温度、质量、体积、状态等。4.改变内能的方式：热传递、做功。5.内能与机械能的区别：物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关，是物体能量的微观表现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关，是物体能量的宏观表现。物体的内能在任何情况下都不会为零（因为分子不停地做无规则运动总有动能），而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。要点诠释：1.内能与温度：同一个物体，它的温度越高，内能越大。物体的温度升高，内能增加，内能增加，温度不一定升高，如：晶体熔化的过程，物体吸收热量内能增加，但是温度不变。2.热传递：（1）发生条件：温度差。（2）方向：能量从高温物体传递到低温物体。（3）结果：物体温度相同。[来源:1ZXXK]（4）实质：内能的转移。3.热量：热传递中，传递的能量的多少叫热量。即“热量”是一个过程量，只能说“吸收”或“放出”了热量，不能说物体含有热量。热量的单位是焦耳（J）。4.做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减小。做功的实质是能量的转化。考点三、比热容1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。符号c2.单位：焦每千克摄氏度，符号是J/(㎏·℃）。3.热量的计算：（1）吸热公式：式中Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，t表示物体后来的温度。（t-t0）表示温度的升高量。（2）放热公式：式中（t0-t）表示物体温度的降低量。要点诠释：1.比热容是物质本身的一种性质：（1）同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的改变无关。（2）同一种物质在不同的状态下比热容不同，如冰、水的比热容是不同的。2.水的比热容比较大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表现：（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定的温度吸收（或放出）的热量较多，我们用水作为冷却剂和取暖用。（2）由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。夏天，太阳晒到海面上，海水的温度升高过程中吸收大量的热，所以人们住在海边并不觉得特别热；冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温降得不是太低，所以住在海边的人又不觉得特别冷。考点四、热机1.热机：利用内能做功的机械。2.热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。3.内燃机：燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机。（1）种类：汽油机和柴油机（2）四个冲程：活塞在汽缸内往复运动，从汽缸缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。4.燃料的热值：（1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。[来源:学|科|网Z|X|X|K]（2）单位：焦每千克，符号：J/kg。（3）热量的计算：Qmq放，Q放—燃料完全燃烧后放出的热量，m—质量，q—燃料的热值。5.热机的效率：（1）定义：用来做有用功的那部分内里，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。（2）公式：WQ有放。要点诠释：1.汽油机和柴油机的异同点：不同点[来源:1]相同点项目汽油机柴油机（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。（2）都将内能转化为机械能。（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。[来源:Zxxk.Com][来源:Zxxk.Com][来构造[来源:1][来源:学,科,网Z,X,X,K]汽缸顶部有火花塞汽缸顶部有喷油嘴点火方式压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式燃料汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气压缩比压缩冲程末气体体积被压缩为压缩冲程末气体体积被压缩为吸吸进体积的1／9至1／6进体积的1／22至1／16源:1]做功做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功效率效率较低20％至30％效率较高30％至45％用途轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械2.燃料在热机中燃烧时，总有一小部分燃料不能完全燃烧而损失掉，燃料释放出的内能只有一部分用来推动热机的运动，即转化为热机的机械能，其余的能量在废气、散热、机械摩擦中损失掉了，其中废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。考点五、能量的转化和守恒1.常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。如摩擦生热是机械能转化为内能；水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能。2.能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。要点诠释：定律中能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。【典型例题】类型一、基础知识1.（2019•淄博）下列关于热现象的说法中正确的是（）A．温度高的物体含有的热量多B．物体的内能增加，一定时从外界吸收了热量C．液体的沸点随液面上方气压的增大而降低D．冰水混合物吸热时，温度不变，内能增大【思路点拨】（1）热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量；（2）做功和热传递都能改变物体的内能；（3）液体的沸腾随着气压的增大而升高；（4）内能的大小与物体质量、温度和状态有关【答案】D【解析】A、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故A错误；B、物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能是外界物体对他做功，故B错误；C、液体的沸腾随着气压的增大而升高，液体的沸点随液面上方气压的增大而升高，故C错误；D、冰水混合物质量不变，温度不变，但吸热，所以内能增大，故D正确。【总结升华】此题考查了热量的理解、改变内能两种方式的理解、气压与沸点关系的理解和内能的影响因素，是一道综合题。举一反三：【变式】关于物体的内能，下列说法正确的是（）A.0℃的冰没有内能B.要使物体内能增加，必须使其吸收热量C.温度高的物体，内能一定大D.物体的内能增加，它的温度不一定升高【答案】D2.（多选）寒冬，奶奶泡了一杯热茶后坐在暖气片前悠然的听着音乐，不一会儿屋子里就飘满了茶香。有关这个场景的说法中正确的是（）A．闻到茶香是由于分子不停息的做无规则运动B．用暖气片取暖是利用热传递的方法改变内能C．暖气片安装在窗户下面主要是为了美观D．暖气片中用水取暖是因为水的比热容较大【思路点拨】（1）物质是由分子组成的，组成物质的分子在不停的做无规则运动；（2）改变物体内能的方式有做功和热传递，二者是等效的；（3）热空气的密度小于冷空气，热空气比冷空气轻．轻者向上移动，重者向下移动。打开暖气后，热空气向上流动，冷空气向下，房间的气温基本平衡；（4）对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。【答案】ABD【解析】A、闻到茶香是分子不停息的做无规则运动的原因，故该选项说法正确，符合题意；B、用暖气片取暖是利用热传递的方法改变内能，故该选项说法正确，符合题意；C、暖气片对空气进行加热时，空气受热体积膨胀，密度减小，故热空气会上升，冷空气会下降，所以想要对整个房间加热，暖气片就要装在室内的下方，不是为了美观，故该选项说法不正确，不符合题意；D、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，所以暖气中用水做传热介质，故该选项说法正确，符合题意。【总结升华】该题考查了学生用所学的物理知识解释生活中的现象的能力，是一道科学与生活密切联系的好题。举一反三：【变式】（多选）下列四种现象中，可以用水的比热容较大这一特性解释的是（）A．用水来冷却汽车发动机B．冬天的暖气设备用热水供暖C．阜新地区昼夜温差比沿海地区大D．夏天，在教室的地面上洒水会感觉凉爽【答案】ABC3.（2019•潍坊）（多选）用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热（如图甲），根据测得数据分别描绘出两液体的温度随时间变化的图象（如图乙）。在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是（）A．若ma=mb，则ca＞cbB．若ma=mb，则ca＜cbC．若ca=cb，则ma＜mbD．若ca=cb，则ma＞mb【思路点拨】物质吸收热量的多少与比热容、质量和升高的温度成正比，由题意知，相同时间两种液体吸收的热量相同，由图象可以得到升高的温度与热量的关系，利用Q=cm△t变形公式对比热容和质量大小作出判断【答案】BC【解析】A、B、若ma=mb，吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由c=知，a的比热容较小，b的比热容较大，A选项错误，B选项正确；C、D、若ca=cb，吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由m=知，a的质量较小，b的质量较大，C选项正确，D选项错误。【总结升华】此题考查的是我们对探究物质吸收热量本领结论的分析，属于基本技能的考查，掌握影响热量的因素，读懂图象，是解答此题的基础。举一反三：【变式】用相同的酒精灯和同样的烧杯盛有质量相同的甲、乙两种液体加热，如图反映的是温度随时间变化的图图象，从图中可以看出（）A．甲的比热容大B．乙的比热容大C．它们的比热容一样大D．无法判断热量的计算【答案】B4.下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（）A．钻木取火B．用热水给袋装牛奶加热C．用“搓手”的方法取暖D．用锤子敲打铁丝，铁丝发热【思路点拨】根据以下知识，逐一