内能与热机
☞知识点1内能
1、分子动能：分子由于运动而具有的能叫分子动能。
2、分子势能：由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能称为分子势能。
3、内能定义：物体内所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。单位焦（J）
4、影响因素：物质的质量、物质的温度、物体的体积、物质的种类、物体的物态都可以影响内能的大小。
一般情况下，温度越高，质量越大，物体的内能越大。
5、对内能理解
1、一切物体在任何情况下都有内能；
2、内能是指物体的内能，不是分子的内能；
3、内能具有不可测量性，但可以与其他能量相互转化。
例1（2018•自贡）关于分子热运动及热现象，下列说法正确的是（）
A．扩散现象只能发生在气体与液体中
B．固体很难被压缩，说明分子间存在斥力
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．0℃的冰块内没有内能
【答案】B
【解析】
例2（2018•滨州）关于分子，下列认识中正确的是（）
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A．红墨水在水中散开说明分子间有斥力
B．吸盘能牢牢吸在玻璃上，说明分子间存在引力
C．尘土飞扬，说明分子在不停地运动
D．糖在热水中溶解得快，说明温度越高，分子的热运动越剧烈
【答案】D
【解析】
☞知识点2改变内能的两种方式
1、热传递改变物体的内能
①方式：
②方向：高温低温；
③条件：温度差；
④终止：温度一致；
⑤实质：内能转移。
2、做功改变物体的内能
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实质：其他形式的能与内能的转化
3、区别与联系
例1（2018•百色）如图所示的各种情景，属于热传递改变物体内能的是（）
A．滑下滑梯 B．给水加热
C．压缩点火 D．搓手取暖
【答案】B
【解析】
A、从滑梯滑下，臀部发热，臀部与滑梯摩擦，机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体内能，故A错误；
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B、对水壶加热，壶内水吸收热量、水温升高，是通过热传递的方式改变水的内能，故B正确；
C、向下压活塞，棉花着火了，压缩筒内空气做功，使筒内空气的温度升高、内能增大，是通过做功方法改变物体内能的，故C错误；
D、用“搓手”的方法取暖，克服摩擦做功，使手的温度升高、内能增大，是通过做功方法改变物体内能的，故D错误。
例2（2018•赤峰）如图所示的实例中，属于做功改变物体内能的一组是（）
A．①③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④
【答案】D
【解析】
☞知识点3热量、温度和内能的比较
1、温度、热量、内能的区别与联系
项目
温度
热量
内能
定义
宏观上：表示物体的冷热程度；
微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度.
在热传递过程中，内能改变的多少.
物体内所有分子动能和势能的总和.
量的性质
状态量
过程量
状态量
表述
一般说“升高、降低、不变”等
用“放出、吸收”表述
用“具有、增加、减少”等
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单位
℃
J
J
联系
物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高（如晶体的熔化和凝固过程）；物体温度升高，内能增加，不一定是吸收了热量，还可以是做功。
例1（2018•锦州）下列关于内能、热量和温度的说法，正确的是（）
A．物体温度升高，一定吸收热量
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．物体温度升高，内能一定增加
D．发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体
【答案】C
【解析】
例2（2018•贵港）关于温度、热量、热传递和内能，下列说法中不正确的是（）
A．0℃的冰块内能一定不为零
B．物体温度升高，内能一定增加
C．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
D．温度高的物体，内能不一定大
【答案】C
【解析】
A、一切物体在任何温度下都具有内能，所以0℃的冰块一定有内能（即内能一定不为零）。故A正确；
B、物体温度升高，分子无规则运动更剧烈，内能一定增加。故B正确；
C、发生热传递的条件是存在温度差，所以热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。故C错误；
D、内能与温度、状态、质量等都有关系，所以温度高的物体，内能不一定大。故D正确。
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☞知识点4热值
1、定义：某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量（或体积）的比。
2、单位：焦每千克，符号为J/kg；焦每立方米，符号为J/m3.
3、物理意义：表示一定质量的燃料完全时所放出热量的多少；反映燃料燃烧放热本领的物理量。
4、燃烧放出热量计算公式
①固体：Q放=qmQ-热量-单位焦（J）、q-热值-单位焦每千克（J/kg）、m-质量-单位千克（kg）
②气体：Q放=qVQ-热量-单位焦（J）、q-热值-单位焦每千克（J/kg）、V-体积-单位立方米（m3）
4、理解：热值是燃料本身的一种性质，反映所有能燃烧的物质的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。
例1（2018•株洲）木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（）
A．具有3.4×107J的热量
B．具有3.4×107J的内能
C．完全燃烧对外做功3.4×107J
D．完全燃烧放出热量3.4×107J
【答案】D
【解析】
例2（2018•益阳）下列关于热值的说法正确的是（）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．热量燃烧不完全时热值变小
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D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
【答案】D
【解析】
☞知识点5比热容
1、定义：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量叫做这种物质的比热容。
2、单位：焦每千克摄氏度，符号是J/（kg.℃）或J.（kg.℃）-1
3、注意事项
①、比热容是物质本身的一种特性，反映了不同物质吸热或热本领的强弱。
②、比热容的大小除了与物质种类有关外，还与物质的状态有关。比如：水和冰。
例1（2018•巴彦淖尔）根据表中的数据，下列判断正确的是（）
一些物质的比热容[J/（kg•℃）]
水
4.2×103
干泥土
0.84×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
砂石
0.92×103
铝
0.88×103
A．阳光照射下，干泥土比湿泥土升温慢
B．因为水的比热容较大，所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大
C．同种物质状态改变，比热容不变
D．质量相同的铝块和铜块升高相同的温度，铝块吸收的热量多
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【答案】D
【解析】
例2（2018•宁夏）如图所示是质量相等的甲、乙两种液体温度随加热时间要化的关系图象。由图可知甲、乙两种液体的比热容，c甲________c乙（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】小于
【解析】
由图像可知：给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，加热相同的时间，会吸收相同的热量，图中所示甲升高的温度高，说明甲的比热容比乙的比热容小。
☞知识点6热量的计算
1、热量的计算公式
①、吸热公式：Q吸=cm(t-t0)；
②、放热公式：Q放=cm(t0-t)；
③、统一公式：Q=cmΔt.
2、注意事项
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（1）、计算过程中注意单位的统一；
（2）、注意文字叙述中“升高、升高了、升高到、降低、降低了、降低到”所表达的区别所在，准确识别初温、末温、温度变化量所对应的意义。
（3）、灵活使用热量公式的变形
c=Q/mΔt,m=Q/cΔt,Δt=Q/cm
（4）、在放热吸热的过程中，如果没有热量的损失，那么放出的热量等于吸收的热量。
即Q放=Q吸（热平衡方程）。
例1（2018•南通）小芳探究水沸腾的特点，用热水做实验，这是为了；小芳发现水沸腾时继续加热，水温保持不变，停止加热，水很快停止沸腾，这说明水沸腾时需要，烧杯中水的质量为100g，停止加热后，水温从100℃降至40℃，水放出的热量为J，相当于完全燃烧g酒精放出的热量。[c水=4.2×103J/（kg•℃），q酒精=3.0×107J/kg]
【答案】节省时间；吸收热量；2.52×104；0.84。
【解析】
例2（2018•柳州）天然气是柳州市民常用的一种能源。某用户用天然气将50kg的水从20℃加热到60℃．已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=4.2×107J/m3．求：
（1）这些水升高的温度；
（2）这些水吸收的热量；
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（3）加热这些水所需要天热气的体积（设天然气完全燃烧、不计热量损失）。
【答案】
（1）这些水升高的温度为40℃；
（2）这些水吸收的热量为8.4×106J；
（3）加热这些水所需要天热气的体积为0.2m3。
【解析】
☞知识点7热机与汽油机
1、热机定义：利用燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机械统称为热机。
2、工作原理
3、内燃机：燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机叫内燃机，主要是汽油机和柴油机。
4、汽油机的工作过程
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进气门打开，排气门关闭活塞由上端向下端运动；
汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动；
燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高；
机械能转化为内能。
在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动并通过连杆带动曲轴转动。
内能转化为机械能
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
（1）在汽油机的一个工作循环中，活塞来回往复两次，曲轴转动两周,对外作功一次。
（2）在压缩冲程中,是机械能转化成内能,在做功冲程中,是内能转化为机械能。
（3）能的转化:在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成。
5、汽油机、柴油机异同表
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例1（2018•兰州）下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（）
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．一个工作循环对外做功一次
D．压缩冲程中将内能转化为机械能
【答案】C
【解析】
例2（2018•滨州）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
【答案】C
【解析】
图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能。
☞知识点8热机效率和环境保护
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1、热机效率：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
2、热机效率公式：η=×100%
3、热机能量的损失
①、废气带走大量能量；
②、燃料未完全燃烧；
③、克服机械摩擦做无用功；
④、燃料产生的热量被热量散失。
4、提高热机效率的方法
（1）使燃烧更充分；（2）添加润滑剂，减小摩擦；（3）改进设备，采用新技术；（4）减小热量散失。5、保护环境的措施
1、提高燃料综合利用率，集中供热；
2、改进机械设备，消除烟尘；
3、开发利用清洁新能源，如太阳能，风能；
4、安装消音设备，减小噪音污染。
例1（2018•益阳）关于热机的效率，下列说法正确的是（）
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
【答案】A
【解析】
A、柴油机的效率一般要高于汽油机，多用在重型机器上。故A正确；
B、热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的内能的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多。故B错误；
C、热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值，功率是热机做功的快慢，两
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者没有必然联系。故C错误；
D、在热机的各种能量损失中，废气带走的热量最多。故D错误。
例2（2018•聊城）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。
（3）科学研究表明：1g100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
【答案】
（1）水吸收的热量是3.36×104J；
（2）酒精灯烧水的热效率是37.3%；
（3）5g，100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量是1.13×104J。
【解析】
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