06第三单元 热学 基本知识点3 内能的利用
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知识点一:分子热运动1.物质的组成(1)物质是由大量的构成的,分子是保持物质化学性质的最小粒子。
(2)分子很小,如果把分子看成一个球形,直径通常只有10-10m,只有用高倍电子显微镜才能看到。
(3)物质是由分子组成的,分子又是由组成的,原子又是————组成的,原子核又是由组成的,质子和中子又是由更小的夸克组成的。
2.分子热运动扩散现象a.不同的物体在相互接触时,的现象叫做扩散现象。
b.扩散现象说明,它可以发生在任意两种物质之间。
c.扩散现象与有关,越高扩散越快。
3.分子运动和物体运动的区别分子热运动是指一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
分子的热运动与温度有关,温度越高,热运动就越剧烈。
分子的热运动是微观的,我们用肉眼无法观察,只能借助一些表象来了解。
物质的运动是宏观运动,可用肉眼看得到。
比如河流的流动。
4.分子间的作用力(1)当你去拉伸物体时,物体很难被拉长,说明分子间有,当你去压缩物体时,物体很难被压缩,说明分子间有。
分子间的引力和斥力是存在的。
(2)引力和斥力的变化规律:分子间的引力和斥力随分子间的距离增大而减小,随分子间的距离减小而增大。
当分子间的距离增大时,引力和斥力都减小,斥力减小得快,分子间的作用力表现为引力。
当分子间的距离减小时,引力和斥力都增大,斥力增加得更快,分子间的作用力表现为斥力。
(3)分子动理论的基本内容:常见的物质是由大量的构成的,物质内的分子在的热运动,分子之间存在着相互作用的。
例题解析1.走进鲜花店里,会闻到浓郁的花香,这表明()A.分子很小B.分子间有斥力C.分子在不停地运动D.温度越高,分子运动越快2.如图是一组实验,观察实验完成填空;(1)如图甲,向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置,再注入酒精直至充满。
封闭管口,并将玻璃管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察液面的位置。
发现混合后与混合前相比总体积变,说明分子间存在。
固体和液体很难被压缩说明分子间存在;(2)图乙是现象,说明分子在不停地做无规则运动;(3)图丙是把墨水滴入冷水和热水的情况,此实验说明,分子无规则运动越剧烈;(4)如图丁,把一块玻璃板用弹簧测力计拉出水面,观察到弹簧测力计示数在离开水面时比离开水面后,说明分子间存在。
内能的利用知识点
内能是物体内部分子、原子等微观粒子的热运动能量的总和,是热力学基本概念之一。
内能的大小取决于物体的温度、压力和组成等因素,是描述物体内部热运动状态的重要物理量。
在热力学和能量转化过程中,内能的利用具有重要意义,能够帮助我们理解和分析许多自然现象和工程问题。
内能的利用涉及到多个知识点,下面将对内能的利用进行详细介绍:
1. 热力学第一定律:热力学第一定律也称能量守恒定律,它表明能量在系统内的转移和转化是有限制的。
内能的利用要符合热力学第一定律的要求,能量的输入与输出需要达到平衡,以保证能量守恒。
2. 热机的工作原理:热机是利用内能转化为机械能的装置,其工作原理基于热力学循环。
内能的利用通过热机能够将热能转化为功,实现能量的有效利用。
3. 热传导和热辐射:内能的传递和利用涉及热传导和热辐射的过程。
热传导是物体内部的能量传递方式,而热辐射是通过辐射的方式传递能量。
在能量转化和利用过程中,热传导和热辐射的机制起着重要作用。
4. 热力学循环和热效率:内能的利用通常通过热力学循环实现,热力学循环是一种能量转化的过程。
热效率是评价内能利用效果的重要指标,能够反映能量转化的有效程度。
5. 内能的储存和利用:内能的储存和利用是能源转换和利用的重要环节。
通过热能的储存和利用,可以实现能源的高效利用和能量的平衡转化。
内能的利用是热力学和能量转化的重要内容,涉及的知识点较多,需要系统的理解和学习。
通过深入研究内能的利用,可以更好地应用热力学原理,解决能源转化和利用的问题,推动能源领域的发展和创新。
希望以上内容能够对您的学习和研究有所帮助。
《内能的利用》知识清单一、内能的定义与本质内能,简单来说,就是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。
分子不停地做无规则运动,这种运动的快慢和激烈程度决定了分子热运动的动能大小。
而分子势能呢,就像是两个相互吸引或排斥的分子之间存在的一种“潜在能量”,它与分子间的距离有关。
比如说,当我们给一个物体加热时,物体内部分子的运动就会变得更加剧烈,内能也就增加了。
二、内能的改变方式内能的改变主要有两种方式:做功和热传递。
做功,就是通过对物体施加力,并且在力的方向上使物体移动一段距离。
比如,我们反复压缩和放松一个气筒,这就是在对里面的气体做功,从而改变了气体的内能。
热传递呢,是由于温度差引起的热能从高温物体向低温物体转移的过程。
就像把一杯热水放在室温下,热水会慢慢变凉,就是通过热传递把内能传递给了周围环境。
这两种方式在改变内能的效果上是等效的,但它们的本质有所不同。
做功是能量的转化,比如机械能转化为内能;热传递则是能量的转移,内能只是从一个地方到了另一个地方。
三、利用内能来加热这是内能最常见的用途之一。
我们日常生活中的很多设备都是基于这个原理工作的。
比如,冬天用的热水袋,通过里面的热水释放内能来温暖我们的身体;还有各种炉灶,燃烧燃料产生内能,加热锅具从而煮熟食物。
在工业上,大型的加热设备,如熔炉、烘干设备等,也是利用内能来实现加热的目的。
四、利用内能来做功内能转化为机械能的过程,为我们的生产和生活带来了巨大的便利。
蒸汽机就是一个典型的例子。
通过燃烧燃料加热水产生蒸汽,蒸汽膨胀推动活塞做功,从而带动机器运转。
内燃机在现代社会中更是广泛应用。
汽油或柴油在汽缸内燃烧,产生高温高压的气体,推动活塞做功,驱动汽车、摩托车等交通工具。
除此之外,还有燃气轮机,它的工作原理也是将内能转化为机械能,常用于发电和航空领域。
五、热机的效率在利用内能做功的过程中,热机的效率是一个非常重要的概念。
热机效率指的是热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
内能的利用知识点内能是热力学中的一个重要概念,指的是物体内部的热能。
它是由分子振动、转动和平动运动所带来的能量总和。
内能的大小决定了物体的温度和热容量,而温度和热容量又与物体的性质密切相关。
在热力学和热学领域中,内能是一个基本的理论概念,也是解决热力学问题的基础。
在物理学中,内能的计算是基于一系列的热学定律和方程。
以下是一些相关的知识点,可以帮助理解和应用内能的概念:1. 热力学第一定律:热力学第一定律表明,内能的增量等于系统所吸收的热量与对外做的功的代数和。
这可以表示为ΔU = Q - W,其中ΔU表示内能的变化,Q表示吸收的热量,W表示对外做的功。
2. 热容量:热容量是物体单位质量或单位摩尔质量在温度变化下吸收或释放的热量。
热容量可以用于计算内能的变化,公式为Q = mcΔT,其中m为物体的质量,c为热容量,ΔT为温度的变化。
3. 分子动能:内能中的一部分来自于分子的动能,它包括分子的振动、转动和平动三个方向的能量。
分子动能的计算可以利用统计力学的方法,例如Maxwell-Boltzmann分布和分子平均动能的公式。
4. 内能与温度关系:根据理想气体状态方程PV = nRT,其中P为压强,V为体积,n为物质的摩尔数,R为气体常数,T为温度。
可以推导出理想气体的内能与温度的关系为U =(3/2)nRT,其中U为内能。
这个关系表明,理想气体的内能与温度成正比。
5. 内能的转化:内能可以通过热传导、热辐射和热对流等方式与其他形式的能量进行转化。
例如,通过加热可以增加物体的内能,而通过冷却可以减小物体的内能。
6. 化学反应中的内能变化:化学反应中,物质的内能可以发生变化。
根据化学反应的焓变,可以计算出反应前后物质内能的差异。
这个概念在热化学和化学动力学中非常重要。
以上是一些涉及内能的基本知识点,可以帮助理解内能的概念和计算方法。
了解内能的相关知识对于理解和解决与热学和热力学有关的问题具有重要意义。
《内能的利用》知识点归纳与练习一、内能的利用方式内能的利用主要有两种方式:做功和热传递。
做功是其他形式的能与内能相互转化的过程。
例如,内燃机中的燃气膨胀推动活塞做功,将内能转化为机械能;摩擦生热则是通过克服摩擦力做功,将机械能转化为内能。
热传递是内能从高温物体转移到低温物体的过程,而在热传递过程中,内能的形式并未发生改变。
例如,用热水袋取暖,就是利用热传递将热水袋中的内能转移到人体。
二、热机1、热机的定义热机是将内能转化为机械能的机器。
常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
2、内燃机内燃机是目前应用最广泛的热机,它包括汽油机和柴油机。
(1)汽油机汽油机的工作过程包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
吸气冲程中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,吸入汽油和空气的混合物。
压缩冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,将混合物压缩,使混合物的内能增大,温度升高。
做功冲程中,火花塞产生电火花,点燃混合物,产生高温高压的燃气,推动活塞向下运动,将内能转化为机械能。
排气冲程中,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,将废气排出汽缸。
(2)柴油机柴油机的工作过程也包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程,但与汽油机有所不同。
吸气冲程中,只吸入空气。
压缩冲程中,活塞将空气压缩得程度更大,使空气的内能增大,温度升高。
做功冲程中,喷油嘴喷出雾状柴油,柴油遇到高温空气立即燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞向下运动。
3、热机的效率(1)定义:热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。
(2)公式:η=W 有/ Q 放 × 100% (其中,η表示热机效率,W有表示有用功,Q 放表示燃料完全燃烧放出的热量)(3)提高热机效率的途径:①使燃料充分燃烧;②减少各种热量损失;③减少摩擦,保持良好的润滑。
三、热值1、定义: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。
九年级物理上册《内能的利用》知识点汇总九年级物理上册《内能的利用》知识点汇总第一节热机1、内能的利用方式:⑴利用内能来加热;从能的角度看,这是内能的转移过程。
⑵利用内能来做功;从能的角度看,这是内能转化为机械能。
2、热机:利用燃料的燃烧来做功的装置。
内能转化为机械能(蒸气机——内燃机——喷气式发动机)3、内燃机:将燃料燃烧移至机器内部燃烧,转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。
它主要有汽油机和柴油机。
4、内燃机工作过程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在这四个阶段,吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。
另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、汽油机和柴油机的比较: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。
第二节热机的效率1、热值:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
单位:J/kg,酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
关于热值的理解:①注重“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg:如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧:表明要完全烧尽②热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
2、热值公式:Q=mq或Q=Vq(其中m为燃料的质量,V为燃料的体积,q为燃料的热值)。
火箭常用液态氢做燃料,是因为:液态氢的热值大,体积小便于储存和运输3、热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
内能、内能的利用知识梳理1、物质是由和构成的。
2、扩散现象:不同的物质在时,彼此进入对方的现象叫。
、和都能发生扩散现象,扩散现象说明:、。
扩散快慢与有关。
3、一切物体分子都在地做运动。
温度越高,热运动越。
举例:4、分子间存在着相互作用的和。
(同时存在)5、物质中的分子状态固态:分子彼此靠得很近,作用力,有一定体积和形状。
液态:没有确定形状,有一定体积,分子作用力。
气态:作用力,没有固定形状和体积。
6、物体内部所有分子热运动的的总和叫做物体的内能。
物体的内能和物体的、、有关。
一切物体都具有内能。
7、改变物体内能的方法有和,热传递是能量的,做功是能量的。
这两种方法对改变物体的内能上是等效的。
8、在热传递过程中,传递能量的多少叫做。
温度不同的两个物体相互接触,高温物体内能,低温物体内能;对物体做功时,物体内能会,物体对外做功时,物体内能会。
9、水的比热容是:,表示的物理意义是:。
10、比热容是反映的物理量。
同种物质的比热容(填“相同”或“不同”),不同物质的比热容一般(填“相同”或“不同”),同种物质,在不同状态下,比热容一般(填“相同”或“不同”)11、温度变化时,热量的计算公式为Q吸= Q放=12、热机:将能转化为能的机械。
13、汽油机的工作过程可以分为四个冲程:、、、。
其中机械能转化成内能是冲程,内能转化成机械能是冲程。
一个工作循环活塞往返次,对外做功次,飞轮转圈。
14、1kg某种燃料燃烧放出的热量,叫做该种燃料的热值。
符号,单位或。
它是物质的,只与物质的有关。
15、燃料完全燃烧放出热量的计算公式:或。
16、热机的效率:用来做功的那部分能量与之比。
17、能量守恒定律:能量既不会凭空,也不会凭空,它只会从一种形式转化为形式,或者从一个物体转移到,而在转化和转移的过程,能量的总量。
关于内能的知识点总结一、内能的定义内能是指一个物体内部所含有的热能总和,它包括了物体的综合性质,比如分子振动、旋转、电子结构等,其大小和物体的质量、组成和温度都有关系。
在热力学中,内能通常用符号U表示,它是系统的一种基本性质,是热力学描述中的一个重要变量。
内能的定义可以用如下的方式进行推导。
考虑一个物质内部含有N个分子,每个分子具有独立的平动和转动自由度,简单起见,假设每个分子可在三个坐标方向上运动,即每个分子有3个平动自由度,同时假设每个分子有两个转动自由度(对于双原子分子,每个分子有两个自由转动度),这也是一个近似的假设。
根据统计力学的理论,平均而言,每个平动自由度的能量是kT/2,每个转动自由度的能量也是kT/2,其中k为玻尔兹曼常数,T为温度。
因此,每个分子的平均内能可以表示为3kT/2+2kT/2=5kT/2。
而所有的N个分子的总内能就是5NkT/2。
根据理想气体的性质,内能与温度成正比,所以内能可以写作U=Nf/2RT,其中f为分子的平均自由度,R为气体常数。
由于内能是物体内部的能量总和,因此它包括了与物体微观结构和微观运动有关的所有能量形式,如分子振动、分子间相互作用、电子结合等。
对于热力学系统而言,内能并不是一个可直接测量的物理量,但是它的变化可以通过热力学过程中的热量交换和做功来进行间接测量。
内能的概念在热力学中非常重要,它为热力学系统的描述和分析提供了基础。
二、内能的性质1. 内能与温度的关系根据热力学理论,内能与温度成正比。
这是基于统计力学理论对物质微观结构和运动的分析得出的结论。
内能与温度成正比意味着当温度升高时,内能也会增加;当温度降低时,内能也会减少。
这也符合我们日常生活中的直观认识,比如当物体受热时,它的内能会增加,导致温度升高;当物体失去热量时,它的内能会减少,导致温度降低。
2. 内能与热容的关系内能与热容之间存在一定的关系。
在定压条件下,内能的变化与热容之间有如下关系:ΔU = q + W其中ΔU为内能变化量,q为系统吸收的热量,W为系统所做的功,根据热力学第一定律的表达式可以得到:q = ΔU - W这就是常见的热力学第一定律的表达式。
第一部分:热运动一、分子动理论二、分子热运动1、物体中大量分子的无规则运动叫做分子热运动。
分子的运动有肉眼看不见的。
扩散现象是分子热运动的宏观体现。
2、扩散及影响扩散的因素(1)定义:不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。
实质:分子(原子)的相互渗入。
扩散现象说明一切分子都在不停的做无规则运动,也说明物质的分子间存在间隙。
(2)影响扩散的因素:温度温度越高,扩散越快(温度越高,分子的无规则运动越剧烈)注:扩散只发生在不同的物质间,同种物质之间不能发生扩散。
固体、液体、气体都能发生扩散,同时不同物质只有相互接触时,才能发生扩散。
三、分子热运动与机械运动的区别第二部分:内能一、内能注:(1)内能指的是物体的内能,不是分子的内能,更不能说内能是个别分子共同具有的动能和势能的总和。
(2)任何物体在任何情况下都有内能。
(3)内能有不可测性,只能比较物体内能的大小,不能确定这个物体具有的内能究竟是多少。
二、影响内能的因素1、温度:同一物体,温度越高,内能越大。
(内能还受质量、材料种类、状态等因素的影响)2、质量:在温度一定时,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大。
3、体积:在质量一定时,物体的体积越大,分子间的势能越大,物体的内能就越大。
4、状态:同一物体,状态不同时所具有的内能也不同。
三、改变物体内能的两种方式(两种方式对改变物体内能是等效的)1、热传递定义:温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
热传递条件:物体间存在着温度差。
热传递方向:能量从高温物体传递到低温物体。
热传递的结果:高温物体内能减少,低温物体内能增加,两物体最终达到热平衡,温度相同。
注:热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不传递某种热的物质。
2、做功可以改变物体内能对物体做功,物体内能会增加;物体对外做功,物体的内能会减少;注:做功不一定都使物体的内能发生变化,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。
内能的利用一、热机1、内能的获得:通过燃料的燃烧,将燃料内部的 转化为内能。
2、内能的利用:1、直接加热物体(如煮饭烧菜);2、利用内能 (如各种热机)3、热机的工作原理:燃料燃烧将 转化为 ,又通过做功将 转化为4、内燃机的分类:汽油机、柴油机5、汽油机(1)、一个冲程: 由汽缸的一端运动到另一端的过程 多数内燃机都是由 、 、 、 四个冲程的不断循环来保证连续工作的(2)、汽油机的构造及工作原理:(3)能量的转化:压缩冲程:活塞对混合物做功,活塞的 转化为混合物的 ; 做功冲程:高温高压气体对活塞 ,气体的 转化为活塞的 ; (4)动力的获得:只在做功冲程获得 ,其他三个冲程靠飞轮的 完成 3、汽油机和柴油机的点燃方式的区别:汽油机(点燃式):在压缩冲程末尾, 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。
柴油机(压燃式):在压缩冲程末,从 喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧,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。
1、汽油机和柴油机的相同点: (1).基本构造和主要部件的作用相似。
(2).每个工件循环都经历四个冲程: 、 、 、 。
(3).四个冲程中,只有 对外做功,其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
(4).一个工作冲程中,活塞往复 ,飞轮转动两周,做功 。
二、热机的效率1、燃料的热值(1)表示:不同燃料在燃烧时将 转变成 的本领大小(2)定义:单位质量某种燃料 放出的 叫做这种燃料的 (3)热值的符号:(3)单位: ,符号为(4)意义:汽油的热值是4.6×10'J/kg ,其意义是 (5)注意:燃料的热值大小只与燃料的 有关,与燃料的 、 等无关。
2、燃料燃烧的放热公式:燃烧固体或液体燃料放出的热量:Q 放= 燃烧气体放出的热量:Q 放= 3、炉子的效率:(1)、定义: 的热量(水吸收的热量)与 放出的热量之比。