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第十二章 内能与热机
本章知识点网络图

12.1认识内能
1．内能：在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。一切物体在任何情况下都具有内能。内能的单位是焦（J）。
2． 影响内能大小的因素之一是：温度，温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能越大，物体的内能也越多。这说明，同一物体的内能是随温度的变化而变化的。
3．改变物体内能的方法是：①做功；②热传递 这两种方式对于改变物体的内能是等效的。
4．对物体做功，物体的内能增大，温度升高；物体对外做功，自身内能减小，温度降低
5．热传递发生的条件是：两个物体有温度差；热传递的方式有：传导、对流和辐射；发生热传递时，热量（内能）从高温物体传向低温物体，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，直到温度相同时，热传递才停止。
6.物体内能增大，可能是物体吸收了热量也可能别的物体对它做了功；物体内能减小，可以是物体放出了热量也可能它对别的物体做了功。
12.2热量与热值
1．热量：在物理学中，把在热传递过程中物体内能改变的多少叫做热量。物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。
2．热量用字母Q表示，单位是焦（J）。一根火柴完全燃烧放出的热量约为1000J。
3．实验表明：对同种物质的物体，它吸收或放出的热量跟物体的质量大小、温度的变化多少成正比。
4.物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高。如冰熔化成水，温度保持0℃不变；物体放出热量，内能减小，温度一定降低，如水凝固成冰，温度保持0℃不变。
5． 热值：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。
6．热值是燃料的一种属性，与质量、是否完全燃烧等没有关系，只与燃料的种类有关，不同燃料的热值一般不同。
7．燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=qm或Q放=qV
8．Q表示热量，单位是焦（J），q表示热值，单位是焦/千克（J/kg）或焦/米3（J/m3）；m表示质量，单位是千克（kg）；V表示体积，单位是米3
9．火箭用氢气作为燃料因为它的热值很大，q氢=1.4×108J/m3，表示的物理意义是：1m3的氢气在完全燃烧时所放出的热量为1.4×108J。
10．提高炉子效率的方法：①改善燃烧条件，使燃料尽可能充分燃烧；②尽可能减少各种热量损失。
11.加热效率：η＝×100％ （变形公式：Q吸＝Q放η或Q放＝）
其中Q吸=cmΔt ，Q放=qm或Q放=qV
14.3研究物质的比热容
1．比热容：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，叫这种物质的比热容。
2．比热容是物质的一种属性，与物质的质量、体积等无关，只与物质的种类有关。不同物质的比热容一般不同，同种物质的比热容与物质的状态有关。
3．比热容用字母c表示，单位是：焦/(千克•℃)，符号是：J/(kg•℃)
4．水的比热容很大，为c水=4.2×103J/(kg•℃)，表示的物理意义是：1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量为4.2×103J。
5．水的比热容大，在质量和吸收的热量相同时，升高的温度比其它物质小；放出的热量相同时，降低的温度比其它物质小，因而温差变化较小。
6．水的比热容大，在质量和升高的温度相同时，比其它物质吸收的热量多，因而可用水来降温；在降低的温度相同时，比其它物质放出的热量多，因而可用水来取暖。
7．发生热传递时，低温物体吸收的热量计算公式为：Q吸=cmΔt （Δt=t－t0）
高温物体放出的热量计算公式为：Q放=cmΔt （Δt=t0－t）
12.4热机与社会的发展
1. 热机：车，船和飞机发动机是把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
2. 内燃机是热机的一种，燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的内机，叫做内燃机。如果不是在气缸内燃烧产生动力的就不是内燃机。比如有蒸汽机，中型汽轮机，大型汽轮机，燃气轮机等。
3．利用内能可以加热，也可以做功。
4．内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。曲轴转2周一个工作循环外做功1次活塞往复2次。
5.四冲程内燃机的工作原理（※考点）
①进气冲程
是向气缸内填充新鲜气体的过程。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。
②压缩冲程
是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。
③ 做功冲程（燃烧与膨胀过程）
是缸内可燃混合气燃烧将化学能转换为热能的过程。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。
当活塞到达下止点时该过程结束
④排气冲程
是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。此时进气门关闭；排气门打开。当活塞到达上止点时该过程结束。
6、汽油和柴油机的区别：（※考点）

汽油机
柴油机
不
同
点
构造：
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。

8.提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧 尽量减小各种热量损失 机件间保持良好
9、热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。
公式：η=×100％ （ 其中W有用＝Pt 或W有用=Fs，Q放=qm或Q放=qV ）
变形公式：W有用＝Q吸η，Q放＝
4．在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。（※考点）
注意： 热机能量的损失
①燃料未完全燃烧（尽量完全燃烧：充足空气）
②废气排出带走能量（废气的利用）
③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）

基础过关
1. 写出下列物理量对应的符号和单位及相关公式。
功：符号：      单位   ； 公式：___________________
功率：符号：      单位       ；公式：___________________
机械效率：符号：     ；公式：___________________
能 ：单位      ；            热量：符号：       单位     ；
热值：符号：       单位     ；它与________有关；燃料燃烧放出的热量公式：____________
比热容：符号：    单位    ；它与________、________有关。物体吸放热的公式：__________
2、物体做功的两上必要因素是：___________和________________________________。使用任何机械都不能__________，因此省力的机械,一定要费___________。
3、提高滑轮组的机械效率：（1）同一滑轮组的________越大，机械效率越大，所以滑轮组满载时，可以提高机械效率。（2）相同载重的情况下，_________重力越小，机械效率越大。（3）在滑轮的轮轴上加润滑油，以减小_____________。
4、动能和势能统称为___________。若只有动能和势能相互转化，机械能的总量___________。若在转化中存在摩擦阻力等消耗能量的因素，则机械能的总量将___________，机械能不守恒。
5、改变物体内能的方式有__________和______________，若一个物体的内能增加，则可能是由于____________________，也有可能是由于________________________。
6、燃料燃烧时是将___________能转化为________能。四冲程汽油机是将_______能转化为_______能的装置，它的一个工作循环是由_______冲程、_______冲程、_______冲程、_______冲程组成的，其中_______冲程就为机械提供动力的冲程。
7、用煤气灶把1kg初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气，已知水的比热容4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值是4．2×107J/kg，则水吸收的热量是____________J。煤气完全燃烧放出的热量是_________J，煤气烧水的效率是________。生活中常看到司机往汽车发动机的水箱里灌水，这是因为水的__________大，在相同条件下水能带走较多的___________，冷却效果好。
8、冰在熔化过程中，下列判断正确的是（  ）
A、 内能不变，比热容不变；            B、吸收热量，温度不变； 
C、 比热容、内能、温度都不变；          D、比热容变大，内能增加，温度升高。
9、质量相等的一杯冷水和一杯热水升高相同的温度，则它们吸收的热量（　　）
A．初温不知，无法判断  B．吸收的热量一样多 C．热水吸收的热量多  D．冷水吸收的热量多
10、两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示,根据图可知（  ）
A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B．如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同
C．加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D．加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多
11、沿海地区同沙漠地区相比、昼夜温差小，其主要原因是（ ）
A．水的密度比沙石的密度小  B．水的比热容比沙石的比热容大
C．水的热量比沙石的热量大  D．水的内能比沙石的内能大
12、 A、B两物体质量相等，温度均为10℃；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃．现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了4℃，乙杯水温降低了8℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（　　）
A．4 ：9 B．3 ：5 C．2 ：3 D．1 ：2
13.用两个相同的加热器分别给相同质量的甲、乙两种液体加热，它们的温度随时间变化的图像如图3所示，由图3可知（　　）
A．甲液体的比热容大      B．乙液体的比热容大
C．甲、乙两种液体的比热容相等    
D．无法通过图像判断哪种液体的比热容大

14、炎热的夏天，小明打着赤脚在烈日当空的小河边游玩时发现，岸上的石头热得烫脚，而河水却比较凉，其主要原因是 （  ）
A. 水吸收的热量少，因此河水比岸上的石头的温度低
B. 水的比热容比石头的大，在受到太阳同样照射的情况下，水升高的温度少
C. 石头的吸热能力强，因此石头升温快
D. 这是小明的错觉造成的，实际上岸上的石头与水的温度相同
15、水和煤油吸收的热量相等，水的比热是煤油的2倍，水升高的温度是煤油的1/3倍，则它们的质量之比m水：m油是（　　） A．3：2 B．2：3 C．1：6 D．6：1
16、甲、乙两种物体质量相同比热容不同，当它们升高相同温度时，一定是（　　）
A．比热容小的吸收热量多 B．比热容大的吸收热量多
C．甲、乙吸收的热量一样多   D．因初温不知道无法判定
17、的比热容是煤油比热容的两倍，若水和煤油的质量之比为1：2，吸收的热量之比为2：3，则水和煤油升高的温度之比为（　　）
A．2：3 B．3：2 C．4：3 D．3：4
18、为了比较甲乙两种液体的吸热能力，某同学设计了以下实验：
a．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的甲乙两种液体
b．用温度计分别测出甲乙两种液体的初温
c．在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器，且加热时间相同
d．用温度计分别测出甲乙两种液体的末温
请解答下列问题：
（1）在上述a、b、c、d四个实验步骤中，存在错误的是步骤　　　　　　（填写步骤前的字母），该步骤中错误的内容应改为　　　　　　；
（2）步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体　　 　　　　；
（3）如图是甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象．若将液体甲和液体乙加热相同的时间，则液体　　　　　　温度升高得快，甲乙两种液体的比热容的大小关系是c甲　　　　　c乙．
19、在“比较不同物质吸热能力”的实验中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用        同时加热。记录相关数据，并绘制出如图所示的图象。（不计热量损失）
（1） 实验时，选用初温和         均相等的甲、乙两种液体。
（2） 加热10min，甲吸收的热量       （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙吸收的热量，甲液体的沸点是       ℃。    
（3） 乙液体的比热容是甲液体比热容的       倍，甲的吸热能力比乙        。
20、 （2016聊城中考）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100Kg，初温为26℃的水加热至温度升高到46℃。求：
（1） 热水器中的水吸收的热量Q吸；（水的比热容4.2×103J/(kg·℃)）
（2） 热水器5小时有效照射内接受的太阳能E

（3） 热水器5小时有效照射内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量？（天然气的热值q=7×107J/m3）
21、 （2017大连中考）某家庭用的燃气热水器，将20Kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，已知水的比热容4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4×107J/m3。求：
（1） 煤气完全燃烧放出的热量是多少？

（2） 水吸收的热量是多少？

（3） 该热水器烧水的效率是多少？

22、 小丽需用温度为40℃的水泡脚，便把90℃的热水与10kg 20℃的水混合，设混合过程没有热量损失，问：需要90℃的热水多少kg？

23、 小丽需用温水泡脚，便把5Kg90℃的热水与10kg 20℃的水混合，设混合过程没有热量损失，问：混匀后的热水是多少℃？