温度、热量与热变形的关系及计算方法研究
摘要:通过分析热变形与热量之间的关系，提出利用平均线膨胀系数，将较复杂温度分布(如移动持续热源形成的温度分布> 情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法，并给出了计算实例。
1 引言
在机械制造、仪器仪表等行业，由温度引起的热变形是影响机器、仪器设备精度的重要因素，热变形引起的误差通常可占总误差的1/3。在精密加工中，热变形引起的误差在加工总误差中所占比例可达40%～70%。为提高机器设备的工作精度，通常可采用温度控制和精度补偿两种途径来减小温度对精度的影响。温度控制是对关键热源部件或关键零件的温度波动范围进行精密控制(包括环境温度控制>。实现方法包括:①采用新型结构，如机床中的复合恒温构件等。②使用降温系统控制部件温升。③采用低膨胀系数材料等。这些方法都可程度不同地降低热变形程度，但成本较高。精度补偿方法是通过建立热变形数学模型，计算出热变形量与温度的关系，采用相应的软件补偿或硬件设备进行精度补偿。精度补偿法虽然成本较低，但要求建立精确且计算简便的数学模型。目前常见的数学模型大多是以温度作为主要计算因素，当形状规则的工件处于稳定、
均匀的温度场中时，热变形数学模型的计算简便性可得到较好保证，但对于处于移动持续热源温度场中的工件，其温度分布函数的计算将变得相当复杂，甚至无法得出解读解，只能采用逼近的近似数值解法。例如:对精密丝杠进行磨削加工时，磨削热引起的丝杠热变形会导致丝杠螺距误差。在计算丝杠热变形量时，首先必须建立砂轮磨削热产生的移动持续热源在丝杠上形成的温度分布数学模型。再如:车削加工中产生的切削热形成一持续热源，使车刀产生较大热膨胀量(可达0.1mm>，严重影响加工精度。计算车刀的热变形量时，首先需要建立持续热源在车刀刀杆中的温度分布模型，这就增加了计算的复杂性。
图1 双原子模型示意图
本文从温度、热量和热变形的定义出发，分析了热量与热变形的关系。利用该关系，可简化实际工程应用中的热变形数学模型，减小运算工作量。
2 热变形原理及计算公式
热变形原理相当复杂，目前只能在微观上给予定性解释。固体材料的热膨胀本质上可归结为点阵结构中各点平均距离随温度的升高而增大。德拜(Debye>理论认为，各原子间的热振动相互牵连制约，随着温度的升高，各质点的热振动加剧，质点间的距离增大，在宏观上表现为晶体膨胀现象。用图1所示双原子模型可解释如下:
在温度T0时，原子1与原子2的间距为r0，当温度升高时，原子热运动加剧，原子间势能增加，两原子间势能U(r>增大，原子间距r= r0+x0。将U(r>在r=r0处展开成泰勒级数为 U(r>=U(r0>=(dU>r0x+1 (d2U>r0x2+1(d3U>r0x3+…dr2!dr23!dr3(1>略去x3以后的高次项，则式(1>曲线如图1中实线所示。图中，线1、2、3分别代表在温度T1、T2、T3下质点振动的总能量。由图可见，当两原子平衡后，其平衡位置分别位于A、B、C处，晶体处于膨胀状态。
在实际应用中，固体材料热膨胀参数以实测的热膨胀系数来表示。热膨胀系数可分为平均线膨胀系数和热膨胀率两种。平均线膨胀系数定义为:在温度t1与t2之间，温度变化1℃时相应的试样长度相对变化均值，以αm表示(单位:×10-6/℃>，
计算公式为
αm=(L2-L1>/[L0(t2-t1>]=(ΔL/L0>/Δt(t1
热膨胀率(也称线膨胀系数>定义为:在温度t下，温度变化1℃时相应的线性热膨胀值，以αt表示(单位:×10-6/℃>，计算公式为
αt=1limL2-L1=(dL/dt>L i
(t1
L2——温度为t2时的试样长度(mm>
ΔL——温度在t1与t2之间的试样长度变化(mm>
进行工程热变形计算时，多采用由式(2>演化而来的计算式: L2= L0+αL2Δt(4>
3 热量与热变形关系分析
由式(4>可知，热变形与材料的热膨胀系数、温度等参数密切相关。升高单位温度时单位材料能量的增量称为材料的热容，即C=E/ΔTΔV(E为能量增量>。格律乃森由晶格振动理论导出的金属体膨胀系数与热容之间的关系式为
β=γC V KV(5>
式中：β——材料体膨胀系数
γ——格律乃森常数
K——体积模量
V——试样体积
C V——等容热容
由此可得:C V=KVβ/γ(单位:J/kg·K>。对于立方晶系，各方向膨胀系数相同，则有β=3α，故C V=3KVα/γ。由此可见，在低温下，各向同性材料的热容与膨胀系数具有相同的变化规律，材料热变形与材料热量密切相关。对于一定形状的材料，当材料内所含热量相同而分布不同时，其热变形量与热量之间也必然有一定联系。
现以一棒形样件为例，介绍热变形量的计算方法。当同一持续热源在样件不同位置(见图1>对其加热至热平衡时，温度分布函数
(以环境温度为零点>分别为f1(x>、f2(x>，求此时两种状况下的热变形量。
同一热源对样件加热达到热平衡时，样件内所含热量相同，若采用该样件的平均线膨胀系数α来计算热膨胀量，则有
ΔL1=∫0l af1(x>ldx
ΔL1=∫0laf2(x>ldx
考虑到同一材料的热容相同，由C=E/ΔTΔV可得样件微元内的能量增量为
dE1=Cf1(x>πr2dx
则整个样件的能量增量为
E1=∫0lCf1(x>πr2dx
同理可得
E1=∫0lCf2(x>πr2dx
由于E1=E2，所以∫0l
Cf1(x>πr2dx=∫l0Cf2(x>πr2dx
可得:ΔL1=ΔL2。
根据双原子模型热变形原理，样件被不同热源加热达到热平衡时所吸收的能量相等，
即:ΔU1=ΔU2，
则对于样件必然有:x1=x2。
由此可知，对于同一工件，当热源位置不同时，工件内的温度分布将呈不同状态。只要工件工作条件相同，当工件达到热平衡时
所吸收的能量必然相同，此时采用平均线膨胀系数计算得到的工件热膨胀值相等。在实际工程应用中，若工件的温度分布函数较复杂，不便于计算，则可将其变换为热量含量相同且温度均布的状况进行计算，这样可大幅度减少计算量且可保证计算精度。
图2 样件热源示意图
4 移动持续热源加热时工件热变形的计算
当热源以速度v由A点移动到B点时(见图2>，样件的温度分布函数计算式为
t=qm(x-ντ> Ψ(x-ντ>2λ√x√4kτ(6>
式中：t——样件温度
q m——热源持续
发热强度(kcal/m2·h>
x——样件轴向位置
τ——时间
k——样件导温系数(cm2/s>
λ——热导率
Ψ(p>——特殊函数∫p∞(1/u2>e-u2du的简写，可查表计算
样件的热变形计算式为
ΔL=∫0La(t-t0>dx(7>
式中：α——材料平均线膨胀系数
t0——环境温度
由前述分析可知，无论热源处于样件的任何位置，只要样件吸收的热量相同，其热变形量就相同。因此，计算热变形量时只需计算热源在x=0处的样件热变形量即可。热源在x=0处的样件温度分布函数为 t x=0=q m√4kτ2λπ(8>将式(8>代入式(7>即可求得样件热变形量。
图3 车刀加工示意图
5 计算实例
车刀切削工件时(见图3>，切削热由刀头传入刀体，使车刀发生热变形，将严重影响精密工件的加工精度。
已知:车刀材料为硬质合金，刀杆长度L=5cm，刀体截面积为2c m×2cm：在一定的切削速度、进给量和切削量条件下，流入刀体的切削热为q m=2cal/cm2·s，λ=0.1cal/cm·s℃，k=0.07cm2/s，α=1 1×10-6/℃。
求:车刀的热变形量。
解:①常规计算方法:由式(8>计算出车刀各点温度值，再由式
(7>计算出车刀热变形量为
ΔL=∫0La(t-t0>dx=121.7μm
②本文计算方法:分别选取x=0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0，
计算出各点温度值τ=285.9℃、255.2℃、228℃、202.8℃、
179.6℃、156.6℃。由于该温度曲线接近线性分布，因此可认为其平均温升为均布温升，则有τ=285.9+156.6=221.25℃2
ΔL=aτL=121.7μm
由此可见，两种计算方法结果相同。
6 结语
在解决实际工程问题时，有时热传导状况非常复杂，尤其是移动持续热源引起的热变形量计算，由于温度分布函数相当复杂，按常规方法求解十分困难。采用本文介绍方法，将能量守恒定理与平均线膨胀系数相结合，可使热变形量的计算大为简化。由于在热平衡状态下，无需考虑热源的移动性，且可将热源置于任一便于温度分布计算的位置，用平均温度代替实际温度分布进行计算，因此该方法具有计算快速、简便的特点，在实际工程应用中具有较高实用价值。
申明：
所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
温度、热量及内能之间的区别和联系诀窍：三角图上一肯定，只有温变内能变； 浅释： 如图所示，是温度、热量和内能的关系图，界 定词“一定”、“不一定”很明显，无论温度、热量 和内能三者之一如何变化，其他量只有一个是肯定 的——“一定”——物体的温度升高（降低），内 能总是一定增加（减少）；其余的无论怎样变化， 全部都是界定词“不一定”。 详解： 温度、热量和内能之间既有区别，又有联系，既是初中学生学习热学的重点和难点之一，又是中考命题的热点之一。学生要能够在各类考试中得心应手、运用自如，不仅要正确理解和掌握温度、热量和内能的含义，还应该具备必要的方法和技巧。 温度是表示物体的冷热程度（宏观认识），是物体分子无规则运动剧烈程度的标志（微观认识）。温度只能说成：“是多少”、“达到多少”，而不能说成：“有”、“没有”、“含有”。一个物体温度升高，内能一定增加，但不一定是吸收了热量，还有做功，因为改变物体内能的方法有做功和热传递（吸热或放热）两种，如钻木取火，摩擦生热等。 热量是一个过程量，是物体之间在热传递（吸热或放热）过程中内能改变的多少。热量只能说成：“吸收多少”、“放出多少”，而不能说成：“有”、“没有”、“含有”。一个物体吸收了热量，温度不一定升高，如晶体熔化，水沸腾、蒸发；内能也不一定增加，比如吸收的热量全都用于对外做功，内能可能不变，也可能减少（特别是后者最容易出错）。 内能是一个状态量，是物体内部所有分子无规则运动的动能和分子间相互作用的势能的总和。内能只能说成：“有”，而不能说成：“无”；内能可用：“大”、“小”来比较，而不能说成“高”、“低”。一个物体内能增加，温度不一定升高，如晶体熔化、水沸腾，同样也不一定是吸收了热量。 因此必须注意：内能改变时，要考虑到温度不变的情况，即：在熔化、在凝固、在沸腾过程中的物体的内能虽然在改变，但温度却没有变化。也就是说，在没有发生物态变化时， 物体吸收（放出）热量，内能增大（减小），温度升高（降低）；在发生物态变化时，物体吸 第 1 页共3 页
生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖（） B. 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol 葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。 例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 kg。 解析：由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中“至少”需要多少，应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下：
温度、热量与热变形的关系及计算方法研究 摘要:通过分析热变形与热量之间的关系，提出利用平均线膨胀系数，将较复杂温度分布(如移动持续热源形成的温度分布) 情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法，并给出了计算实例。 1 引言 在机械制造、仪器仪表等行业，由温度引起的热变形是影响机器、仪器设备精度的重要因素，热变形引起的误差通常可占总误差的1/3。在精密加工中，热变形引起的误差在加工总误差中所占比例可达4 0%～70%。为提高机器设备的工作精度，通常可采用温度控制和精度补偿两种途径来减小温度对精度的影响。温度控制是对关键热源部件或关键零件的温度波动范围进行精密控制(包括环境温度控制)。实现方法包括:①采用新型结构，如机床中的复合恒温构件等;②使用降温系统控制部件温升;③采用低膨胀系数材料等。这些方法都可程度不同地降低热变形程度，但成本较高。精度补偿方法是通过建立热变形数学模型，计算出热变形量与温度的关系，采用相应的软件补偿或硬件设备进行精度补偿。精度补偿法虽然成本较低，但要求建立精确且计算简便的数学模型。目前常见的数学模型大多是以温度作为主要计算因素，当形状规则的工件处于稳定、均匀的温度场中时，热变形数学模型的计算简便性可得到较好保证，但对于处于移动持续热源温度
场中的工件，其温度分布函数的计算将变得相当复杂，甚至无法得出解析解，只能采用逼近的近似数值解法。例如:对精密丝杠进行磨削加工时，磨削热引起的丝杠热变形会导致丝杠螺距误差。在计算丝杠热变形量时，首先必须建立砂轮磨削热产生的移动持续热源在丝杠上形成的温度分布数学模型。再如:车削加工中产生的切削热形成一持续热源，使车刀产生较大热膨胀量(可达0.1mm)，严重影响加工精度。计算车刀的热变形量时，首先需要建立持续热源在车刀刀杆中的温度分布模型，这就增加了计算的复杂性。 图1 双原子模型示意图 本文从温度、热量和热变形的定义出发，分析了热量与热变形的关系。利用该关系，可简化实际工程应用中的热变形数学模型，减小运算工作量。 2 热变形原理及计算公式 热变形原理相当复杂，目前只能在微观上给予定性解释。固体材料的热膨胀本质上可归结为点阵结构中各点平均距离随温度的升高 而增大。德拜(Debye)理论认为，各原子间的热振动相互牵连制约，随着温度的升高，各质点的热振动加剧，质点间的距离增大，在宏观上表现为晶体膨胀现象。用图1所示双原子模型可解释如下:在温度T0时，原子1与原子2的间距为r0，当温度升高时，原子热运动加剧，原子间势能增加，两原子间势能U(r)增大，原子间距r=r0+x0。将U(r)
生态系统中能量流动的计算方法 湖北省恩施州清江外国语学校彭邦凤 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（）
A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。
化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题： 1.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料，其厚度为240mm，λ=0.57w/m.K，此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____，给热系数（或对流传热系数）α的单位是__ w/m2.K _____。 3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是＿＿Nu＝αｌ/λ＿＿＿＿, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中，计算式Q＝α.A.△ｔ，A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t中，A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃，当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______，当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热，热气体进口温度T＝400℃，出口温度T 为200℃，冷气体进口温度ｔ＝50℃，两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时，冷气体出口温度为＿250_＿℃；若热损失为5％时，冷气体出口温度为＿＿240℃＿。 11.一列管换热器，列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根，则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2，而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。
专题专练——能量传递效率的计算 一、选择题 1．一只羊在一年内吃了100 kg的草，排出20 kg的粪，长了10 kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是( ) A．该羊一年的同化量是80 kg B．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10% C．20 kg的粪属于羊未同化的能量 D．该羊一年的呼吸量是70 kg [解析]羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80(kg)。粪便中的能量是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。 [答案] B 2．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量( ) A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ [解析]设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。 [答案] A 3．右图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为( ) A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
[解析]由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。 [答案] C 4．由于“赤潮”，一条4 kg的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物( ) A．28 kg B．280 kg C．16 kg D．160 kg [解析]依题意构建食物网，如图所示。 从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自3条食物链，分别是①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋鱼。能量传递效率按20%计算，由①得：4×(1/2)÷20%＝10(kg)；由②得：4×(1/4)÷20%÷20%＝25(kg)；由③得：4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的量为10＋25＋125＝160(kg)。 [答案] D 二、非选择题 5．(2015·济南模拟)下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答下列问题。 (1)若草固定的总能量为6.8×109 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108 kJ，则人最多能获得的能量________ kJ。 (2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________ kg(能量传递效率按20%计算)。 [解析](1)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108kJ。(2)改变前：1 kg蛇消耗草为3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100 kg；改变后：1 kg蛇消耗草为1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50 kg，所以改变后与改变前相比节余的50 kg草可流向人。故人比原来增重了50×20%×20%＝2 kg。 [答案](1)2.46×108(2)2 6．(2015·苏北四市联考)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以
采暖负荷计算书 一、工程信息 项目名称0采暖形式传统形式 地理位置0建筑层数5建筑高度 18 二、基本计算公式 计算原理参照《实用供热空调设计手册》陆耀庆,中国建筑工业出版社1.通过围护结构的基本耗热量计算公式 —基本耗热量 K —传热系数 F —传热面积 —室内空气计算温度—室外供暖计算温度α —温差修正系数 2.附加耗热量计算公式 —考虑各项附加后，某围护的耗热量—某围护的基本耗热量—朝向修正—风力修正 —两面外墙修正—窗墙面积比过大 —房高附加—间歇附加 α )(w n j t t KF Q -=j Q n t w t ) 1)(1)(1(.1j g f m li f ch j Q Q ββββββ++++++=1Q j Q ch βf βli βm βfg βj β
2若C<=-1或m<=0，可不计算冷空气渗透耗热量 3对于大于六层的高层建筑，计算中，若h<10m 时，h=10m ， 当无以上及门窗构造相关数据时，可采用换气次数法计算门窗隙缝的冷风渗透耗热量房间类型一面外墙有窗房间 二面外墙有窗房间 三面外墙有窗房间 门厅换气次数k 0.5 0.5-1.0 1.0-1.5 2 门窗隙缝的冷风渗透耗热量：Q 2=0.28*1*1.4*（t n-t w)*k*V 4.外门开启冲入冷风耗热量计算公式 —通过外门冷风侵入耗热量—某围护的基本耗热量 —外门开启外门开启冲入冷风耗热量附加率，参见[2]p128表4.1-12 三、气象参数 室外采暖计算温度℃-22风力附加系数0热压系数0.25风压系数 0.25东/西[朝向修正] 0北/东北/西北[朝向修正]0.1南[朝向修正] -0.23东南/西南[朝向修正] -0.13 kq j Q Q β?=33Q j Q kq β
第三章、热量传递练习题 一、填空(10小题,共20分) 1．热流体和冷流体在列管换热器内换热,若冷流体传热膜系数远大于热流体传热膜系数, 则此时管壁温度接近于流体温度。 2．某间壁式换热器传热面积为2.5 m2，传热平均温差为45 K，传热速率为9000 W，则该换热器此时的总传热系数K=。 3．由化工手册中查得常温下钢的导热系数为42 kcal·h‐1·m‐1·K‐1（原工程制单位），换算成国际单位制（SI）单位，应为。 4．流体需要加热到100～180 ℃的温度范围时,最适宜的加热剂是 ; 流体需要冷却到30～80 ℃的温度范围时,最适宜的冷却剂是。 5．在规定条件下，新的换热器用饱和水蒸气可将流体从323 K加热至338 K。使用一段时间后，管壁出现污垢，在完全相同的操作条件下进行换热，则此时被加热流体的出口温度将 338 K。 6． 两种流体在套管换热器中进行逆流换热（无相变）时，若热流体进口温度T1上升，而热流体质量流量、冷流体质量流量、冷流体的进口温度及物性数据均保持不变，则冷流体出口温度将。 7．两流体在套管换热器中逆流换热, 热流体从125 ℃降到60 ℃, 冷流体从25 ℃升到80 ℃, 则其平均温度差为K。 8．多程列管式热交换器的程数多少视需要而定。工业上，常用的U形管式列管热交换器为一种程热交换器。多程列管式热交换器有利于传热，但随程数增多，流体阻力就会。 9．用饱和蒸汽的冷凝来加热冷流体，冷热流体的进出口温度不变，以逆流和并流两种方式进行间壁换热，逆流时对数平均温差为，并流时为，其大小为。 10．管内用水作冷却剂冷凝管外水蒸气,若要强化传热,应设法增大管侧的传热膜系数才比较有效。 二、判断题(5小题,共10分) 1．
能量传递中的计算题 1、在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（ C ） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 2、下图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 975 kg。 3、在某生态系统中，1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟，0.25 kg 的小鸟要吃2 kg的昆虫，而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（ C ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% 4、下图为某生态系统食物网简图，若E 生物种群总能量为 ，B 生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（ B ） A. B. C. D. 5、已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（ C ） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 6、在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol 的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（ C ）可被三级消费者捕获？ A. B. C. D 、 7、在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少需要（ C ）只昆虫才能保证一只鹰的生存？ A. B. C. D. 无法统计 8、在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（ D ） A. B. C. D. 9、具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（ B） A. 10%~20% B. 1%~4% C. 0.1%~1% D. 1%~10% 10、某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏？（ D ） A. W1>10W2 B. W1>5W2 C. W1<10W2 D. W1<5W2 11、某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的吨数为（ D ） A. 3000 B. 1650 C. 1500 D. 不超过 300 1
营养素参考值 营养素参考值（nutrient reference values, NRV）指“中国食品标签营养素参考值”的简称，是专用于食品标签的、比较食品营养成分含量多少的参考标准，是消费者选择食品时的一种营养参照尺度。营养素参考值主要依据我国居民膳食营养素推荐摄入量（RNI）和适宜摄入量（AI）而制定。 中文名：营养素参考值 外文名：Nutrient Reference Values 简写:NRV 依据:RNI和AI 全称:中国食品标签营养素参考值 性质：食品标签营养 以下数值经中国营养学会第六届六次常务理事会通过并发布。
表1 营养素参考值（NRV） #. 能量(KJ)=蛋白质(g)*17+脂肪(g)*37+碳水化合物(g)*17 国际统一单位，即焦耳(J)，或卡(cal)。 l卡（kcal）指1000g纯水的温度由15℃上升到16℃所需要的能量; 1焦耳(J) 是指用1牛顿 (N)力把lkg物体移动lm所需要的能量。“千焦耳”(kJ)； “兆焦耳”(mega MJ)。 1kcal=4.184kJ
## 膳食纤维暂为营养成分标示和计算在营养标签上，以营养素含量占营养素参考值（NRV）的百分比标示，指定其修约间隔为1。 计算公式为： X/NRV×100% = Y % 式中： X = 食品中某营养素的含量 NRV = 该营养素的营养素参考值 Y % = 计算结果 [1]
举例：经测定或计算得知100克饼干中含有： 能量 1823 kJ 蛋白质 9.0 g 脂肪 12.7 g 碳水化合物 70.6 g 钠 204 mg 维生素A 72 mg RE 维生素B1 0.09 mg 参照上表1中上述营养素的NRV数值，根据公式计算结果，并按修约间隔取整数。饼干的营养成分表表示为： 营养成分表 适用范围 NRV仅适用于预包装食品营养标签的标示，但4岁以下的儿童食品和专用于孕妇的食品除外。
内能热量和温度关系集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
内能热量和温度关系内能、热量和温度是热学中三个重要的物理量。学习内能的知识后，大多数学生对这三个物理量的概念及相互关系不能正确理解，为帮助学生理解和应用把三者的区别和联系总结如下。 一、三者之间的区别 1. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。 2. 温度表示物体的冷热程度，从分子动理论的观点来看，温度是分子热运动激烈程度的标志，对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“有”“没有”或“含有”等。 3. 热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”。 二、三者之间的关系 1. 内能和温度的关系 物体内能的变化，不一定引起温度的变化。这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。
如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。 因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小。因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。 2. 内能与热量的关系 物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。 而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。 3. 热量与温度的关系 物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固）。这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变。 物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。
温度、内能、热能和热量的区别和联系 1. 温度、内能、热能和热量的区别 温度：是用来表示物体冷热程度的物理量，是状态量。从分子运动观点看，温度是物体分子平均动能的标志，是大量分子热运动的集体表现，对于个别分子没有意义。当物体温度变化到一定温度时，吸收或放出热量，物态可能发生变化。 内能：从广义来说，内能是指物体内部所包含的总能量，是状态量。教材中所说的，内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。它包括分子热运动的动能，分子间相互作用的分子势能、分子、原子内的能量、原子核内的能量。在热学中，内能是指分子动能和分子势能之和。内能跟构成物质的分子数目、分子质量、分子热运动和分子间的作用力有关。一切物体都具有内能，物体质量越大，温度越高，内能就越大；同一物体温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，内能越大。分子势能跟分子间的距离，分子间相互作用力有关，如一块0℃的冰熔化成0℃的水内能怎样变化。0℃的冰变成0℃的水温度不变，分子动能不变，由于质量没有变，分子间距离变小，分子势能变小，内能变小。 热能：是内能的通俗说法，实际上与内能有区别。热能是指分子热运动的分子动能，是内能的一部分，是分子无规则运动具有的能量。 热量：是在热传递的过程中，传递内能的多少。内能从高温物体传向低温物体。高温物体减少的内能叫放出的热量，低温物体增加的内能叫吸收的热量。热量是热传递过程中内能变化的量度，是一个过程量，而温度和内能是状态量。热量跟温度高低无关，跟变化的温度有关。 2. 温度、内能和热量的关系 （1）内能和温度的关系 ①物体温度的变化一定会引起内能的变化。 因为物体温度升高（或降低），物体内分子无规则运动的速度加快（或减慢），分子动能增加（或减少），因此它的内能一定增加（或减少）。 ②物体温度不变，其内能可能改变（物体内能增加或减小，不一定引起温度变化）。 如晶体冰熔化过程中，吸收热量，温度不变，分子动能不变，分子间距离减小，分子势能减小，因此冰熔化过程中内能减小。晶体凝固和熔化过程，液体沸腾过程，温度不变其内能要发生变化。在热传递过程中有温度差，温度发生变化，内能也要发生变化。 （2）内能与热量的关系 ①物体内能变化，不一定吸收（或放出热量）。
卡路里计算表＋各種食物卡路里 我们常说每餐要吃多少卡路里，究竟你每日需要几多卡路里呢？你可依自己的性别、年龄、身高、体 重 计算一日所需的卡路里，以下便是计算方式： 男：[66 + 1.38 x 体重(kg) + 5 x 高度(cm) - 6.8 x 年龄] x 活动量 女：[655 + 9.6 x 体重(kg) + l.9 x 高度(cm) - 4.7 x 年龄] x 活动量 一般人的活动量由1.1 - 1.3不等，活动量高数值便愈高，甚至有可能高出1.3的数值，若平日只坐在 办 公室工作的女性，活动量约1.1，运动量高的人约为1.3。 例如：身高156cm，体重46kg的18岁女性，每日所需的卡路里为1580Kca|。 公式：[665 + 9.6 x 46 + 1.9 x 156 - 4.7 x 18] x 1.2 = 1580Kca| 成年男女每天平均熱量需量： 年齡――――――――――男(卡路里)――――――――――女(卡路里) 18 - 49――――---------------2400 - 3200――――――------------2100 - 2700 50 - 59――――-2300 - 3100――――――-1900 - 2200 60 - 69――――-1900 - 2200――――――-1800 - 2000 70 - 79――――-1900 - 2100――――――-1700 - 1900 85+ ――――――――1900――――――――――1700 每100克所含热量低于100大卡的食物 热量的名词：卡路里、大卡、卡、千焦、焦耳 1千卡=1大卡=1卡路里＝1000卡=4.184千焦 1、私家菜 蜂蜜柠檬水10 无糖银耳汤10 小白菜汤17 紫菜蛋汤20 蒸南瓜22 绿豆薏仁粥25 炝拌海带丝25 麻酱拌黄瓜27 绿豆汤33 青菜炒草菇35 酸辣卷心菜37 辣椒炒苦瓜39 蒜拌绿豆芽41 蒜茸海带48 韭菜炒绿豆芽48 素炒小白菜49 私房炝菜花49
温度、内能、热量的概念、区别及应用 二、知识总结 学习内能的知识后，大多数学生对这三个物理量（温度、内能、热量）的概念及相互关系不能正确理解，为帮助学生理解和应用，把三者的区别和联系总结如下： 1. 温度表示物体的冷热程度，从分子运动理论的观点来看，温度是分子热运动激烈程度的标志，对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“有”“没有”或“含有”等。 2. 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。 3. 热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”。 三、跨越障碍 1. 内能和温度的关系 物体内能的变化，不一定引起温度的变化。这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化。 如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。 因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小。因此，物体温度的变化一定会引起内能的变化。 例1 下列说法中不正确的是（） （A）温度为0℃的物体没有内能（B）温度高的物体内能一定多 （C）物体的内能增加，它的温度一定升高（D）一个物体温度升高，内能一定增加正确答案：（A）、（B）、（C）。 2. 内能与热量的关系 物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。 而热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。 热量的实质是内能的转移过程。例如两个物体之间发生热传递，高温物体放出了50J 的热量，表示它的内能减少了50J；同样低温物体吸收了50J的热量，则内能增加了50J，实际上就是50J的内能从高温物体传给了低温物体。 物体吸收热量，分子运动剧烈，内能增加，但内能的增加不仅可以通过吸热来实现，还可以通过对物体做功来实现。在不清楚内能变化的过程时，我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。
能量流动之 能量传递效率计算专题·导学案 【学习目标】 1、进一步巩固能量流动 2、掌握能量流动过程中能量传递效率的计算方法 3、学会分析具体问题的方法 【引言】 “能量流动”是生态系统的重要功能之一。在高中生物知识中，能量流动与物质循环的关系、能量流动的特点、能量传递的效率等知识共同构成了以“生态系统的能量流动”为中心的知识体系。然而在“能量流动”知识中，仍存在一些易被忽视或不常见的问题，如“能量值”的表示方式、最值的计算、能量流动与生态系统稳态的关系等。 【导学探究】 一、能量流动的几种“最值”计算 由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是 10%~20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。所以，在已知较高营养级生物的能量求消耗较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低营养级生物的能量求传递给较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示。 1. 以生物的同化量（实际获取量）为标准的“最值”计算
题1. 下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为 ，B生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（） A. B. C. D. 2. 以生物的积累量为标准的“最值”计算 题2. 已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 二、能量值的几种不同表示方式及相关计算 “能量值”除了用“焦耳”等能量单位表示外，在许多生物资料中，其还可用生物量、数量、面积、体积单位等形式来表示，因而使能量流动关系有了更加丰富的内涵，但是不管用何种单位形式表示，通常情况下能量的传递效率都遵循“10%~20%”的规律，下面结合一些例子分别加以阐述。 1. 能量（单位）表示法及计算 以能量（单位）“焦耳”表示能量值的多少是“能量流动”知识中最常见的形式。在以“焦耳”为单位的能量传递过程中，各营养级的能量数值呈现出典型的“金字塔”形，不可能出现倒置。 1.1 以生物体同化量的总量为特征的计算 如题1 1.2 以ATP为特征的计算 这种形式的能量计算是建立在物质氧化分解的基础上的，它常涉及利用呼吸作用或光合作用的反应式。
热量的基本知识 热量的单位：营养学中用“千卡”做热量的单位。1千卡是1000克水由15℃升高1度所需要的热量。 热量消耗的途径主要有三个部分，第一部分是基础代谢率，约占了人体总热量消耗的65~70%，第二部分是身体活动，约占总热量消耗的15~30%，第三部分是食物的热效应，占的比例最少约10%，这三者的比例大致已经固定。 热量的单位：大卡， 1大卡 = 1000卡 关系换算： 1千卡(KCAL)=千焦耳(KJ) 1千焦耳(KJ)=千卡(KCAL) 1卡=焦耳 1焦耳=卡 食物中的热量计算： 饮食中可以提供热量的营养素是糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、酒精、有机酸等。它们所含的热量，以每克为单位，分别是：醣类（碳水化合物） 4大卡、脂肪 5大卡、蛋白质 4大卡、酒精7大卡、有机酸大卡。 计算食物或饮食所含的热量，首先要知道其中热量营养素的重量，然后利用以下公式计算： 热量(kcal)=糖类克数×4+蛋白质克数×4+脂肪克数×9+酒精克数 ×7 成人消耗的热量利用在三方面：基础代谢量、活动量、食物热效应；成长阶段与怀孕阶段还需要额外的热量以供建构组织。
控制体重增长，就要严格控制每天摄入的热量。同时，也要基本满足一天的能量需求。 这就需要我们对自身每天需要多少热量有一个全面的认识，从而做到合理饮食。人体每天所需要的热量就是人体基础代谢所需要的基本热量、体力活动所需要的热量和消化食物所需要的热量之和。计算自身所需热量有三种基本方法： 第一，根据体重算出每天所需热量的范围 热量a=体重（千克）x22 热量b=体重（千克）x33 人体每天所需热量应该在热量a与热量b之间 第二，根据个人的身高、体重、性别、年龄来计算 男性：66+[体重（千克）]+[5x身高（厘米）]年龄 女性：65+[体重（千克）]+[身高（厘米）]年龄 依照这个公式所得出的千卡数就是你每天大致要消耗的热量值 第三，根据每个人的体重和劳动强度来衡量（比较适合于非常耗费体力的特殊职业） 1、非体力劳动的内勤工作者，如办公室职员： 25千卡x体重（公斤） 2、需要稍耗费体力的外勤工作者，如理发师： 30千卡x体重（公斤） 3、纯体力工作者，如建筑工人： 35千卡x体重（公斤） 亲爱的朋友，来算算你每天所需要的能量吧，以后的进食要合理规范了。
内能热量温度关系辨析 一.从概念上分析 内能是指分子动能和分子势能的总和. 热量：是指物体之间存在温差，使物体之间的能量产生传递，所以说热量是一种过程量，所以热量只能说“吸收”“放出”。不可以说“含有”“具有”.而该传递过程称为热交换或热传递.热量的单位为焦耳（J）. 温度：是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度. 二.辨析区别温度、内能、热量三者的关系联系 1.一个物体的温度升高了，不一定吸收了热量，也有可能是外界对物体做功，但它的内能一定增加. 2.一个物体吸收了热量，温度不一定升高，但它的内能一定增加(物体不对外做功)，如晶体熔化，液体沸腾. 3.一个物体内能增加了，它的温度不一定升高，如液体沸腾时，温度的不变，内能增加.还有外界对物体做功. 4.物体本身没有热量，只有发生了热传递，有了内能的转移时，才能讨论热量问题. 5.热量是在热传递过程中，传递内能的多少，是一个过程量，不能说“含有”或“具有”热量. 6.热量的多少与物体内能的多少，物体温度的高低无关. 练习. 判断. 1、物体的温度升高，它一定吸收热量.( ) 2、物体吸收了热量，温度一定升高.( ) 3、物体吸收了热量，它的内能就会增加.( ) 4、物体的内能增大时，它的温度就会升高.( ) 5、物体吸收热量，它的温度一定升高，内能一定增加.( ) 6、物体温度升高，它的内能一定增加，一定是吸收了热量.( ) 答案解析 1.×.因为物体温度升高，除了热传递，还有可能是对物体做功，内能增加. 2..×.晶体熔化，液体沸腾，内能增加，温度不变. 3.√.分子热运动加剧，分子动能增加. 4.×.晶体熔化现象. 5.×.液体沸腾，吸收热量，内能增加，但是温度不变. 6.×.还可能外界对物体做功，物体温度增加.
2012年电功与热量的计算 一．选择题（共5小题） 1．（2009?兰州）电炉丝断了，去掉后，仍然接在原来的电源两端，则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为（） 3．两条电炉丝电阻的阻值之比R1：R2=3：2，电阻丝两端的电压之比U1：U2=1：2，在相同时间内它们放出热量之比Q：Q为（） 4．一只电炉接在220伏的电路上时，用10分钟可把一壶水烧开，那么接在110伏的电路上时，同样把这壶水烧开所需要时间是（） 5．电动机工作时两端电压为U，电流为I，电动机线圈的电阻为R，则该电动机工作时输出的最大机械功率为（） 二．填空题（共8小题） 6．（2005?扬州）额定功率为1000W的电热水壶正常时，将质量为1.5kg的水从20℃加热至100℃，耗时10min，则水要吸收_________J的热量，水壶消耗电能为_________ J，该水壶的效率为_________（C水=4.2×103J/（kg℃））． 7．电炉工作时通过的电流强度是2 A，它两端电压是220 V，在10 min内产生的热量是 _________J，电流做功是_________J． 8．一只电热器接在照明电路中，5min产生的热量为2.64×105J，则通过该电热器的电流是_________A，电热器正常工作时的电阻是_________Ω．
某宾馆房间有一只美的牌电热水壶，铭牌如右表所示，此水壶正常工作5min产生的热量是_________J． 10．一台“220V 1000W”的电热水器，消耗1 度电它能正常工作_________h；如果它的电源线比标准的细，则它的电阻比标准电源线的电阻大，产生的热量_________． 11．有两台电炉，其电热丝的电阻分别为R1和R2，把R1单独接在电压为U的某一电源上给初温为t o，质量为m的一壶冷水加热至沸腾需要时间为t1，把R2单独接在此电源上给同样这壶水加热至沸腾，需要时间为t2，如果把它们串联在此电源上仍给这壶水加热至沸腾，需要时间t为_________． 12．电炉丝坏了，去掉1/4后，接在原来的电源上，在相同的时间内产生的热量与原来的热量之比是_________． 13．在家庭电路中，用甲、乙两根电热丝先后给完全相同的三壶水加热至沸腾．单独接甲需用时间t1；甲、乙串联需用时间t2；则甲、乙并联需用时间t3=_________． 三．解答题（共11小题） 14．（2012?遵义）家庭浴室中常用的灯暖型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的，小明家浴室内浴霸由四只标有“220V 250W”的同规格发热灯组成，小明测得浴室的面积为6m2，高为2.5m，查资料得知当地空气的密度为1.2kg/m3，比热容为1.0×103J/（kg?℃），当四只灯泡同时正常工作25min后，测得浴室内空气温度从13℃上升到28℃，求： （1）浴室内空气的质量； （2）浴室内空气吸收的热量； （3）浴霸加热浴室内空气的效率． 15．（2012?淄博）电磁炉是一种高效、方便、卫生的新型灶具，为了研究电磁炉，小锋同学首先观察了家中的电能表，看到电能表的铭牌上标有“220V 10A”和“3000r/kW?h”字样．然后小锋关闭了家中其他用电器，只把电磁炉接入电路中，用了10min 把质量为 3kg、初温25℃的水烧开，这个过程中电能表转盘转了900 转．已知水的比热容是 4.2×103J/（kg?℃），当时气压为标准大气压．求： （1）加热过程中水吸收的热量； （2）电磁炉的实际功率； （3）电磁炉的热效率． 16．（2012?扬州）有一台电热水器，铭牌上标有“220V 3000W“字样，其中装有50kg的水，将这些水从25℃加热到35℃．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]求：