内能及其利用复习
【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。
要点进阶：
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。
要点进阶：
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。
（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c
2.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。
要点进阶：
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。 （2）单位：焦每千克，符号：J/kg 。
（3）热量的计算：Q mq =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：W Q η=
有放
。
要点进阶：
1.汽油机和柴油机的异同点：
不同点
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。 构造
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吸进体积的1／9至1／6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16 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。
要点进阶：
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
例1.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
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
例2.（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
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
例3.（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m a、m b、c a、c b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m a=m b，则c a＞c b B．若m a=m b，则c a＜c b
C．若c a=c b，则m a＜m b D．若c a=c b，则m a＞m b
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
例4.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
例5.如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）
A．压缩冲程，将内能转化为机械能B．压缩冲程，将机械能转化为内能
C．做功冲程，将内能转化为机械能D．做功冲程，将机械能转化为内能
举一反三：
【变式】如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）
类型二、知识运用
例6.用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔1min记录一次数据，如表所示，则该液体的比热容为（）
加热时间/min 0 1 2
水的温度/℃20 26 32
液体的温度/℃20 34 48
A．0.9×103J/（kg?℃） B．1.8×103J/（kg?℃）
C．3.6×103J/（kg?℃） D．1.2×103J/（kg?℃）
【巩固练习】
一、选择题
1、清晨树叶上的露珠看起来呈球状，对此解释合理的是（）
A．分子不停的做无规则运动
B．分子之间存在间隙
C．分子之间存在引力
D．分子之间存在斥力
2、分别在冷水和热水中同时注入一滴墨水，5s后的现象如图所示，该现象说明（）
A．只有热水的分子在做热运动B．热水有内能，冷水没有内能
C．温度越高，分子运动越剧烈D．扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生
3、下列现象中，通过热传递改变物体内能的是（）
A．烧水时，水逐渐变热
B．用锯锯木头，锯条发热
C．两手相互摩擦，手发热
D．小孩从滑梯上滑下，臀部有灼热感
4、有关温度、热量、内能的说法，正确的是（）
A．物体吸收热量，内能一定增加，同时温度一定升高
B．物体温度升高，不一定吸收热量，但内能一定增加
C．物体温度升高，内能不一定增加，但一定吸收热量
D．发生热传递时，热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
5、下列关于能量转化的说法准确的是（）
A．内燃机的做功冲程中机械能转化为内能
B．陨石坠入地球大气层时，机械能转化为内能，成为流星
C．跳绳时，下落过程中动能转化为重力势能
D．跳伞运动员在空中匀速下落时机械能总量保持不变
6、农民伯伯在培育秧苗时，为了保护秧苗夜间不被春寒冻坏，采取了相应的措施，下列说法正确的是（）
A．傍晚向秧田灌水，因为水的比热容较大，使秧田温度不致下降过低
B．早晨向秧田灌水，因为水的比热容较大，能够吸收较多热量，可提高秧田的温度
C．早晨向秧田灌水，因为水的比热容较大，能够放出较多热量，可提高秧田的温度
D．秧田里应一直灌水，因为水的比热容较大，能够吸收热量较多，就可以提高秧田的温度
7
、（多选）小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四个结论，其中正确的是（ ）
A.液体的比热容一定比固体的大
B.同一物质发生物态变化后，比热容不变
C.汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大
D.质量相等的铝块和铜块，升高相同的温度，铝块吸收的热量多
8、爆米花是将玉米放入铁锅内．边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成玉米花。下列说法正确的是（ ）
A 、玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加
B 、玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加
C 、玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
D 、玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加
二、填空题
9、电冰箱里的食物容易变干和相互“窜味”，请你从物理角度分析，食物“窜味”属于_______现象，电冰箱里的食物主要是通过_______或_______方式失去水分的。
10、如图所示为北京2008年奥运会祥云火炬，其使用的燃料为丙烷，常温下呈气态的丙烷是通过加压
液化后储存在较小的罐内。若丙烷的热值为8.0×107
J ／kg ，罐内装有的450g 丙烷完全燃烧可以放出的热量是_______J 。
11、如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。
12、100℃的水能自动地把内能转移给低温的空气，低温的空气________（填“也能”或“不能”）自动地把内能转移给100℃的水；汽车制动时，由于摩擦，汽车的________转变为地面、空气的内能，这些散失到空气和地面的内能，不能自动地用来再次开动汽车，这说明能量的转化和转移具有________。
几种物质的比热容J/(kg ·℃)
水4.2×103 煤油2.1×103 铜0.39×103 砂石0.92×103 酒精2.4×103 冰2.1×103 水银0.14×103 铝0.88×103
三、实验探究与简答
13、我国已明令禁止在公共场所吸烟．请你用分子动理论的观点解释禁止在公共场所吸烟的道理。
14、在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图所示。
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃30 34 38 42 46
乙的温度/℃10 18 26 34 42
（1）实验中应量取质量的甲、乙两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热。当它们吸收相同热量时，通过比较来判断吸热能力的强弱。
（2）通过实验，记录数据如表格所示。从开始加热到42℃，甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲Q 。
乙
（3）分析实验数据可知物质的吸热能力强。
15、用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，会发现气筒的上部筒壁只是略有发热，而气筒的下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：a、打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；b、打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加、温度升高，但这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：
(1)你猜想______是主要原因(填“a"或“b”)；
(2)你猜想的依据是：______________________________。
四、计算
16、一根烧红的铁钉，温度是500℃，质量是1.5g，它的温度降低到20℃，要放出多少热量？已知铁的比热容C铁=0.46×103J/（kg?℃）。
17、某校每天将1000kg、20℃的水烧开供师生饮用。
（1）每天烧开这些水至少需要多少热量？
（2）若烧开水的炉子用干木材作燃料，则每天至少需要多少干木材？
c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q干木材=1.2×107J/kg,水的沸点100℃