第十一讲内能与热机
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一、内能1.分子热运动:分子在不停地做无规则运动,2.分子动能:分子由于运动而具有的能叫作分子动能.3.物体温度越高,分子热运动越剧烈,分子的的动能越大.4.分子勢能:由于分子之间存在引力和斥力所以分子具有势能,叫作分子势能.5.内能:构成物体内部所有的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能.6.内能的单位为焦耳.7.内能特点(1)一切物体在任何情况下都具有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着.无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块,无论物体处于何种状态、是何形状、温度是高是低(2)内能与温度和物态的关系:同一物体,当物态不変时,温度升高,内能增加,温度降低,内能减少,同一物体,当物态发生变化时,内能也会不同.(3)内能具有不可测量性,即不能准确知道一个物体的内能的具体数值.(4)内能是指物体的内能,不是分子的内能,不能说内能是个别分子和少数分子所具有的8.影响物体内能大小的因素:(1)与物体的温度有关:在物体的质量,体积、材料、状态相同时,温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,分子动能就越大,物体的内能就越大.(2)与物体的质量有关:在物体的温度、体积、材料、状态相同时,物体的质量越大,分子的数目就越多,物体的内能越大.(3)与与构成物体的物质种类有关:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,因不同物质的分子大小结构不同,在温度相同时,尽管它们的分子动能相同,但分子势能不相同.物体的内能可能不同.(4)与物体的存在状态有关:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同.(5)与物体的体积大小有关:物体的质量温度材料、状态一定时,物体的体积大小影响分子之间的距离,就影响了分子间的相互作用力的大小,从而影响分子势能的大小,进而影响物体内能的大小.(6)与物体的状态有关:物体的质量、温度体积、一定时,物体的状态影响分子间的距离,同样能影响分子间相互作用力的大小,从而影响分子势能的大小,如相同质量的0℃的水的内能比0℃的冰的内能大9.内能与机械能不同:(1)机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关(2)内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和.内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关.这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动.10.热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动.二、做功热传递1.内能改变的外部表现:物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小);物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)——内能改变.2.不能说内能改变必然导致温度变化.(因为内能的变化有多种因素决定)3.改变物体的内能两种方法热传递和做功,这两种方法对改变物体的内能是等效的.(1)做功改变物体的内能:①做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加.物体对外做功物体内能会减少.②做功改变内能的实质:内能和其他形式的能的相互转化③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小.(W=△E)④物体对外做功,物体的内能减少;外界对物体做功,物体的内能增加.⑤解释事例:甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧.钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧.看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴.(2)热传递可以改变物体的内能.①定义:热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象.②实质:内能的转移③热量(Q):在热传递过程中,转移能量的多少叫热量.热量是变化量,只能说“吸收热量”或“放出热量”,不能说“具有热量”.物体含有热量的说法是错误(填“正确”或“错误”)的.“传递温度”的说法也是错的.④热传递的条件是有温度差,如果没有温度差,就不会发生热传递.如右图,烧杯中的水不沸腾,因为没有温度差.⑤传递方式是:传导、对流和辐射.热量的单位是焦耳.⑥在热传递过程中,低温物体吸收热量,温度升高,内能增大;高温物体放出热量,温度降低,内能减少.⑦做功与热传递的异同相同点:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的不同点:前者能的形式发生了变化,后者能的形式没变4.温度、热量、内能区别:(1)温度: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.只能说“是”“降低”“升高”;温度升高内能增加,温度升高不一定吸热.如:钻木取火,摩擦生热.(2)热量:在热传递过程中的变化量,是吸收或放出能量的多少,是能量转移的数量.只能说“放出”“吸收”吸收热量不一定升温.如:晶体熔化,水沸腾.吸收热量内能不一定增加.如:吸收的热量全都对外做功,内能可能不变.(3)内能:物体内部所有的分子动能和分子势能的总和.内能是一个状态量;内能增加不一定升温.如:晶体熔化,水沸腾.内能增加不一定吸热.如:钻木取火,摩擦生热.热传递传递的是内能(热量),而不是温度,温度变化只是热传递的一个表现.5.温度、热量、内能联系:热传递可以改变物体的内能使其内能增加或减少,但温度不一定改变(如晶体的熔化、凝固过程),即物体吸热(或放热)内能会增加(或减少),但物体的温度不一定发生改变注温度越高的物体内能越大.这句话是错误的,没有说物体质量的情况.“热”可以指热量、温度和内能,具体含义要根据实际情况而定.热传递中的“热”是指:热量热现象中的“热”是指:温度热膨胀中的“热”是指:温度摩擦生热中的“热”是指:内能(热能6.内能的利用方式(1)利用内能来加热:从能的角度看,这是内能的转移过程.(2)利用内能来做功:从能的角度看,这是内能转化为机械能.7.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
内能与热机知识点总结热机是指将热能转化为机械能的装置,也称为热能机。
热机广泛应用于各个领域,包括工业、交通、能源等。
本文将从热机的基本原理、工作循环、效率等方面对热机的知识点进行总结。
1. 热机的基本原理热机的基本原理是利用热能的传递和转化过程,将热能转化为机械能。
热机通常由热源、工作物质、工作物质的循环过程和冷源组成。
热源提供高温热能,工作物质通过循环过程将热能转化为机械能,然后将低温热能排放到冷源。
2. 热机的工作循环热机的工作循环是指工作物质在热机内部的循环过程。
常见的热机循环包括卡诺循环、斯特林循环和奥托循环等。
卡诺循环是一个理想的循环过程,其效率最高。
斯特林循环是利用气体的等温和绝热过程来实现热能转化的循环。
奥托循环是内燃机的工作循环,通过爆炸燃烧来推动活塞运动。
3. 热机的效率热机的效率是指热机将输入的热能转化为有用的机械能的比例。
热机的效率可以用功输出与热输入的比值来表示。
根据热力学第一定律,热机的效率不可能达到100%,总会有一部分热能损失。
卡诺循环具有最高的效率,其效率与工作物质的温度差有关。
4. 热机的应用热机广泛应用于各个领域。
在工业中,蒸汽机被用于发电和驱动机械设备。
在交通领域,内燃机被广泛应用于汽车、飞机和船舶等交通工具中。
在能源领域,热机被用于利用化石燃料和核能来产生能源。
5. 热机的发展趋势随着环境保护意识的提高和能源需求的增长,热机的发展趋势也在不断变化。
目前,人们越来越关注热机的效率和环保性能。
热机的研究方向包括提高热机的热效率、降低燃料消耗和减少环境污染等。
热机是将热能转化为机械能的装置,通过热源、工作物质和冷源的组合实现热能转化的过程。
热机的工作循环包括卡诺循环、斯特林循环和奥托循环等。
热机的效率是衡量热机性能的重要指标,其应用广泛于工业、交通和能源领域。
随着环境保护和能源需求的提高,热机的发展趋势也在不断变化。
未来的研究方向包括提高热机效率、降低燃料消耗和减少环境污染等。
初中物理内能与热机知识点梳理一、内能。
1. 内能的概念。
- 内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。
一切物体在任何情况下都具有内能。
- 分子动能:分子由于热运动而具有的能。
物体温度越高,分子热运动越剧烈,分子动能越大。
- 分子势能:分子间存在相互作用力,由分子间的相对位置决定的能。
分子间距离发生变化时,分子势能也会发生变化。
2. 内能的影响因素。
- 温度:同一物体,温度升高,内能增大;温度降低,内能减小。
例如,给一块铁加热,铁的温度升高,内能增加。
- 质量:在温度相同的情况下,质量越大的物体,内能越大。
如一桶热水的内能比一杯热水的内能大。
- 状态:同一物体,状态改变时,内能也会改变。
例如,0℃的冰熔化成0℃的水,虽然温度不变,但内能增大,因为冰熔化为水时要吸收热量,分子势能增大。
3. 改变内能的两种方式。
- 做功。
- 对物体做功,物体的内能会增加。
例如,压缩空气做功,空气的内能增大,温度升高。
- 物体对外做功,自身内能会减少。
例如,水蒸气膨胀对外做功,内能减小,温度降低。
- 热传递。
- 定义:热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
- 条件:存在温度差。
- 热量:在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量,单位是焦耳(J)。
热传递过程中,高温物体放出热量,内能减小;低温物体吸收热量,内能增大。
二、热机。
1. 热机的概念与种类。
- 概念:热机是将内能转化为机械能的机器。
- 种类:常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
其中内燃机是最常见的热机,它又分为汽油机和柴油机。
2. 内燃机。
- 工作原理。
- 四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
- 吸气冲程:汽油机吸入汽油和空气的混合物,柴油机只吸入空气。
- 压缩冲程:活塞对气缸内的气体做功,将机械能转化为内能,气体的温度升高,压强增大。
汽油机压缩冲程末,火花塞产生电火花,点燃汽油和空气的混合物;柴油机压缩冲程末,喷油嘴向气缸内喷油,雾状柴油遇到高温空气立即燃烧。
初中物理内能与热机知识点内能是指物体分子间相互作用力所储存的能量,是热机工作的基础。
热机是一种将热能转化为其他形式能量的设备,在物理学中占据重要地位。
以下将对初中物理的内能和热机知识点进行详细介绍。
一、内能1.分子运动和内能:分子的运动包括转动、振动和平动三种方式,它们都具有动能和势能。
物体的内能是由分子的运动和相互作用引起的能量总和。
2.内能的变化:内能可以通过吸热或放热来改变。
当物体吸收热量时,内能增加;当物体放出热量时,内能减少。
3.热平衡:当两个物体处于热接触状态时,热量会从温度较高的物体传递给温度较低的物体,直到两个物体达到热平衡。
在热平衡状态下,物体之间的热量交换停止,两个物体的温度不再改变。
4.热容量:物体吸收或放出的热量与温度变化之间的关系称为热容量。
物体的热容量取决于其质量、材料性质和温度变化。
5.内能计算公式:对于理想气体,其内能可表示为内能等于分子运动的平均动能,即U=3/2nRT,其中U为内能,n为物质的摩尔数,R为气体常数,T为温度。
二、热机2.热机的工作原理:热机通过吸热、放热、做功和循环几个过程来完成能量转化。
典型的热机工作过程包括加热过程、膨胀过程、冷却过程和压缩过程。
3.符号记法:热机系统的各个过程可以用P-V图和T-S图表示。
P表示压力,V表示体积,T表示温度,S表示熵。
4.热机效率:热机效率定义为热机输出的有用功与输入的热量之比。
对于循环热机,效率可以表示为η=W/Qh,其中η为效率,W为输出的功,Qh为输入的热量。
5.卡诺循环:卡诺循环是一种理想的热机循环,其效率为最高效率。
卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成,是理论上的热机极限。
6.第一法则和第二法则:热机的工作过程遵循能量守恒定律和热力学第二定律。
能量守恒定律表示能量不能被创造或销毁,只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律规定了热量自然向温度较低的物体传递,无法实现自发从温度较低的物体吸热转化为完全功的过程。
内能与热机一、物体的内能1、内能(1)物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和叫做物体的内能,内能是指物体内所有分子具有的能量,而不是指单个分子的能量。
(2)决定物体内能大小的因素主要是物体质量、温度和体积,因为质量决定了分子的数目,温度决定了分子热运动的快慢,而体积与分子势能有关。
同一物体条件下:①同体积:温度越高,内能越大,温度越低,内能越小。
②同质量:温度越高,分子热运动越激烈,内能越大。
※重要考点:温度影响物体的内能。
(3)内能与机械能的区别与联系:①内能:物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和(微观)机械能:是整个物体做机械运动时具有的动能和势能的总和(宏观)。
②物体的内能与温度密切相关;物体的机械能与温度无关。
③物体的内能大小取决于物体的质量、体积和温度,一切物体在任何情况下都具有内能,物体内能永不为零;物体的机械能大小取决于物体的质量,相对位置和速度,在一定条件下,机械能可能为零。
④机械能和内能可以相互转化。
(4)内能的国际单位是焦耳,简称焦,用“J”表示。
2、改变物体内能的两种途径改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,这两种方式是等效的。
做功改变物体的内能,实质是内能和其他形式的能的相互转化,对物体做功,它的内能增加,是其他形式的能转化为内能;物体对外做功,它的内能减少,是内能转化为其他形式的能。
用热传递的方式改变物体的内能,实质是内能在物体间的转移,能的形式不变,物体吸收了热量,它的内能就增加,物体放出了热量,它的内能就减少。
热传递的三种方式:热传导,对流,热辐射。
热传递的条件:①物体间存在温度差。
传递到温度一致时热传递停止。
②高温物体向低温物体传递内能(即热量),温度降低,低温物体吸收能量,温度升高。
※考点:做功和热传导在改变物体的内能上是等效的3、热量:热量是物体通过热传递方式所改变的内能。
(1)热量本身不是能量,不能说某个物体具有多少热量,也不能比较两个物体热量的大小。
内能与热机知识点1. 内能的概念和特点内能是热力学中的一个重要概念,是指物质内部分子和分子之间的能量总和。
内能可以通过物体的温度来表征,具体表达式为Q = mcΔT,其中Q表示吸收的热量,m为物体的质量,c为物体的比热容,ΔT为温度变化量。
内能具有以下几个特点: - 内能是一个宏观量,可以用来描述物体的热力学状态; - 内能可以通过吸热或者放热的形式来改变; - 内能和物质的状态和组成有关,不同的物质具有不同的内能。
2. 热机的工作原理热机是将热能转化为机械能的装置,它是现代工业生产和生活不可或缺的一部分。
热机的工作原理通常分为四个基本步骤:吸热、压缩、膨胀和放热。
•吸热:热机从外部吸收热量,使工作物质的温度上升。
这一步通常是通过燃烧燃料或者从外界吸收热量的形式来完成的。
•压缩:热机将工作物质进行压缩,使其体积变小,温度升高。
这一步可以通过活塞的压缩、涡轮的旋转等方式来完成。
•膨胀:热机让被压缩的工作物质膨胀,压力下降,释放出机械能。
这一步通常是通过活塞的推动、涡轮的旋转等方式来完成。
•放热:热机把剩余的热能以热量的形式释放出来。
这一步通常是通过冷却系统将工作物质冷却到初始状态,从而维持热机的稳态运行。
热机的工作原理可以通过Carnot循环、Otto循环、Rankine循环等来进行描述和分析。
3. 内能和热机之间的关系内能和热机之间存在着密切的关系,热机的工作过程涉及到内能的转化和改变。
首先,热机从外部吸热,增加了系统的内能。
在压缩和膨胀的过程中,内能随着温度的变化而变化。
最后,在放热的过程中,系统的内能减少,部分内能转化为热量被释放出来。
同时,内能的变化也影响着热机的效率。
热机的效率可以通过两个温度之差来计算,即η = 1 - Tc/Th,其中Tc为冷源温度,Th为热源温度。
当内能的转化和改变损失较小时,热机的效率较高。
4. 内能与热机的应用内能和热机的应用广泛,我们经常可以在我们周围的生活中看到。