江西省2019中考物理一轮专项 第13单元 内能和热机课件

第13课时内能和热机1.一切物质都是由分子、原子构成的,分子、原子通常以10-10m来量度。2.不同的物质在互相接触时,彼此进入对方的现象叫现象。气体、液体和固体都可以发生扩散现象。扩散现象的剧烈程度与有关,越高,扩散现象越。3.扩散现象表明:①分子在;②分子间存在。4.分子热运动:温度越高,分子无规则运动越。5.分子间存在相互作用的力和力。考点知识聚焦考点一分子热运动扩散温度不停地做无规则运动间隙温度明显剧烈引斥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,叫物体的内能。(1)物体内能的大小与分子数量、质量、热运动的动能、温度、分子势能、状态有关。(2)一切物体都具有内能。2.改变内能的方法:和。(1)对物体做功,物体内能会;物体对外做功,物体内能会。(2)物体吸收热量,物体内能会;物体放出热量,物体内能会。3.在热传递过程中,传递能量的多少叫。(1)内能和热量的单位都是焦耳(J)。(2)我们常说物体具有内能、物体吸收或放出热量,而不能说物体具有热量。考点知识聚焦考点二内能做功增加热传递减少减少增加热量1.比较不同物质吸热能力的方法:(1)在质量相同时,吸收相同的热量,比较。升高的温度越大,吸热能力。(2)在质量相同时,升高相同的温度,比较。吸收的热量越多,吸热能力。2.物质的吸热能力——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,叫这种物质的比热容。(2)公式:。单位为J/(kg·℃)。3.比热容是物质的一种特性,物质的比热容与物质的种类和物质的状态有关。水的比热容c水=,水的比热容大,水的吸热能力强。c=𝑸𝒎𝚫𝒕考点知识聚焦考点三比热容升高的温度吸收的热量越弱越强4.2×103J/(kg·℃)1.热机:将燃料燃烧放出的能转化为能的机器。种类有蒸汽机、汽轮机、内燃机(汽油机和柴油机)、喷气发动机。2.汽油机的工作原理如图13-1所示。一个循环曲轴转动转,个冲程,对外做功次。图13-1考点知识聚焦考点四熔化和凝固内机械2411.燃料燃烧时的放热能力——热值(1)定义:某种燃料放出的与其之比,叫这种燃料的热值。(2)公式:。单位J/kg。(3)热值的特性,只与燃料的有关。2.热机的效率=,用公式表示为η=。考点知识聚焦考点五热机的效率完全燃烧热量种类质量q=𝑸放𝒎𝑸有𝑸总例1[2017·镇江]两只相同的集气瓶中分别装有空气和红棕色二氧化氮(NO2)气体,用玻璃板隔开后按图13-2所示水平放置,抽去玻璃板、保持两瓶口紧贴静置较长时间后,两瓶中气体颜色变得相同。已知瓶中NO2气体的密度比瓶中空气的密度大,下列说法正确的是()A.此现象能说明分子间存在相互作用的引力B.此现象与“扫地时灰尘飞扬”的成因相同C.颜色变得相同后,瓶中气体分子停止运动D.颜色变得相同后,左侧瓶中气体密度变大热点考向探究探究一分子动理论D图13-2【变式1】[2018·赣州模拟]赣南脐橙果大形正,橙红鲜艳,光洁美观,荣获“中华名果”等称号。如图13-3所示,在采摘时,工人发现叶片上的露水会在滚动过程中汇合成一滴较大水滴,这说明分子间存在相互作用的,切开的脐橙清香扑鼻,这是现象。图13-3热点考向探究扩散引力【变式2】[2017·泰州]酒精和水混合后总体积变小,如图13-4所示,该现象直接说明了()A.分子水不停息地做无规则运动B.分子间存在引力C.分子间存在斥力D.分子间有空隙图13-4热点考向探究D[解析]因为分子间存在着空隙,水和酒精充分混合后,酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中,使得水和酒精混合后的总体积变小了,该现象直接说明了分子间有空隙。例2[2017·安顺]在图13-5所示的漫画中,老人和小孩的感觉虽然不同,但从科学的角度看,两幅图都说明了可以改变物体的内能,图中的小孩从滑梯上滑下,他的机械能(选填“增加”“不变”或“减少”)。图13-5热点考向探究探究二内能减少做功[解析]搓手时,两手克服摩擦做功,机械能转化为手的内能,使手的内能增加、温度升高,是通过做功的方式改变物体的内能;从滑梯上下滑时,臀部与滑梯摩擦做功,机械能转化为臀部的内能,使臀部的内能增加、温度升高,是通过做功的方式改变物体的内能;该过程中,一部分机械能转化成了内能,所以机械能减小。【变式1】如图13-6所示为某晶体的熔化图像,物体t3时刻的内能(选填“大于”“小于”或“等于”)t2时刻的内能,原因是。图13-6热点考向探究大于熔化要吸收热量【变式2】[2017·遵义]如图13-7所示,瓶内有一些水,用带孔的橡皮塞把瓶口塞住,向瓶内打气,一会儿瓶塞跳起,在瓶塞跳起的过程中,下列关于瓶内气体说法正确的是()图13-7A.气体对瓶塞做功,气体的内能减少B.瓶塞对气体做功,气体的内能减少C.气体对瓶塞做功,气体的内能增加D.瓶塞对气体做功,气体的内能增加热点考向探究A[解析]向瓶内打气,瓶塞跳起时,在瓶塞跳起的过程中,瓶内气体对瓶塞做功,气体一部分内能转化为瓶塞的机械能。例3如图13-8所示,相同质量的水和煤油,用相同规格的电加热器加热相同的时间后,以下说法正确的是()A.水的末温高B.温度变化小的吸热能力差C.水吸收的热量多D.煤油的温度变化大图13-8热点考向探究探究三比热容D【变式1】[2017·黔西南州]在烈日当空的海边玩耍,你会发现沙子烫脚,而海水却是凉凉的。这是因为的比热容较大,当沙子和水同时接受相同的阳光照射时,的温度升高得更快。热点考向探究水[解析]因为沙子的比热容比海水的比热容小,在吸收相同热量时,相同质量的沙子比海水温度上升得快,所以在烈日当空的海边玩耍,会感到沙子烫脚,海水却凉凉的。沙子【变式2】将质量相同,材料不同的三块金属甲、乙、丙,加热到相同的温度后,放到上表面水平的长方体蜡块上。经过一定时间后,蜡块形状基本不再变化时的情形如图13-9所示。则三块金属的比热容c甲、c乙、c丙的大小相比()图13-9A.c甲最大B.c乙最大C.c丙最大D.一样大热点考向探究C[解析]金属块丙下方的蜡块熔化最多,说明金属块丙放出的热量最多,甲、乙、丙的初温、末温都是相等的,温度变化值就是相同的,根据公式Q放=cm(t-t0)可知:甲、乙、丙三个金属块的质量、温度的变化值相等,金属块丙放出的热量最多,所以金属块丙的比热容最大。例4如图13-10所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图,图C是冲程,与它原理相同的是图所示的演示实验,汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是图。(后两空均选填字母)图13-10热点考向探究探究四热机做功F[解析]A图中,进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程;B图中,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能;C图中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;D图中,排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;E图是用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧,这是通过对物体做功来增大物体内能的,即将机械能转化为内能的过程;F图对试管中的水加热,加快水的蒸发,试管中气体的内能增大,体积膨胀,对外做功,使塞子飞出去,内能转化为塞子的机械能;汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能,因此与做功冲程原理相同的是F图实验。B【变式1】如图13-11所示是演示点火爆炸的实验装置,按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖被打出去,这是因为酒精燃烧产生的燃气对外,燃气的能转化为盒盖的机械能,这与四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化(选填“相同”或“不同”)。图13-11热点考向探究做功[解析]当按动电火花发生器的按钮时,酒精燃烧后的燃气对盒盖做功,将燃气的内能转化为盒盖的机械能;四冲程汽油机中的压缩冲程将机械能转化为内能,所以该实验装置演示的过程与四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化不同。内不同【变式2】[2017·江西]在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞运动做功,则下列说法中正确的是()A.燃气的内能减少,温度升高B.燃气的内能增加,温度升高C.燃气的内能减少,温度降低D.燃气的内能增加,温度降低热点考向探究C例5如图13-12所示,在比较不同燃料热值的实验中,林红同学用完全相同的两套实验装置,分别在两空酒精灯中加入质量相同的燃料甲和燃料乙,点燃后分别对质量相同为100g、初温相同为20℃的水加热。燃烧相同时间后,用甲加热后的水温度为30℃,用乙加热后的水温度为24℃,此过程水的内能(选填“增大”或“减小”),用甲加热的水吸收的热量为J,此时(选填“能”或“不能”)说明甲的热值较大,原因是。图13-12热点考向探究探究五热值与热机的效率不能4.2×103增大相同时间内,不同燃料燃烧的质量可能不相等例6一辆重为5×104N的汽车,在平直马路上以72km/h的速度匀速行驶时,遇到的阻力为车重的0.02倍,每小时需汽油6kg,则这辆汽车发动机的效率为。(汽油的热值为4.6×107J/kg,结果写成百分数形式,保留三位有效数字)热点考向探究26.1%[解析]在水平方向上,汽车受到的阻力f=0.02G=0.02×5×104N=1000N,汽车做匀速直线运动,则牵引力F=f=1000N;汽车运动的路程s=vt=72km/h×1h=72km=7.2×104m,牵引力做的功W=Fs=1000N×7.2×104m=7.2×107J,汽油完全燃烧释放出的热量Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J,发动机的效率η=𝑊𝑄=7.2×107J2.76×108J≈26.1%。【变式1】氢燃料热值大,火箭中运用了液态氢作为燃料。已知氢气的热值为1.4×108J/m3,完全燃烧5m3氢气放出的热量是J。若1罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值(选填“增大”“减小”或“不变”)。热点考向探究7×108[解析]完全燃烧5m3的氢气可放出热量Q=Vq=5m3×1.4×108J/m3=7×108J;因为热值是燃料的一种性质,只与燃料的种类和状态有关,故剩余氢气热值不变。不变【变式2】[2017·益阳]为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是()A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间热点考向探究D[解析]热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率;使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率;增加热机的工作时间并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率。【变式3】林红同学周末做了个家庭实验,用煤炉给8kg的水加热,同时她绘制了如图13-13所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在4min内完全燃烧了1.4kg的煤,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),煤的热值为3×107J/kg。求:(1)加热4min内,水所吸收的热量。(2)在4min内煤完全燃烧放出的热量。(3)煤炉烧水时的热效率。图13-13热点考向探究解:(1)加热4min,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×8kg×(70℃-20℃)=1.68×106J。(2)1.4kg煤完全燃烧放出的热量Q放=m煤q=1.4kg×3×107J/kg=4.2×107J。(3)煤炉烧水时的热效率η=𝑄吸𝑄放=1.68×106J4.2×107J=4%。热点考向探究实验突破突破探究不同物质的吸热能力【考点归纳】(1)选择质量相等的不同物质进行实验,这里用到了控制变量法。(2)实验器材的组装顺序:自下而上。(3)实验所需的测量工具:温度计、停表和天平。(4)热源的选择:酒精灯或电加热器。电加热器更好,因为内部加热,相对稳定,热损失少,同时便于控制相同时间内提供的热量相同。热点考向探究(5)选用相同热