内能和内能的利用

内能培优资料

知识要点

1、 内能

（1）内能是指物体内部所有做无规则运动的分子具有的分子动能和分子势能的总和，一切物体都有内能；

（2）物体吸收热量，温度不一定升高，例如晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变；

（3）改变物体内能的两种方式：做功和热传递；做功可以改变内能，且对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，物体内能会减小．

2、分子热运动

（1）组成物体的分子在不停地做无规则运动；

（2）需要知道温度的概念和实质，温度是表示物体冷热程度的物理量，从分子运动论来看，温度反映了物体内分子做无规则运动的剧烈程度，温度越高 分子运动越剧烈，温度越低，分子运动越缓慢，热运动和温度有关，温度越高分子扩散就越快．

3、比热容

①比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类和状态有关，与质量、温度计吸放热情况无关；

②质量相同的不同物质，吸收相同的热量，温度变化与物质的比热容成反比；

练习

1．（2014?黄冈）关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）

A．

温度为0℃的物体没有内能

B． 物体内能增加，一定是通过外界对物体做功

C． 正在沸腾的水吸收热量，温度增加，内能不变

D． 在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少

2．（2014?安徽）运用分子动理论，可以对液体的蒸发现象作出合理地解释：由于液体表面的分子在做 ，所以在任何温度下蒸发现象都能发生；温度越高，分子的 ，从而蒸发越快

3．（2014?安徽）某太阳能热水器装有100kg、初温为20℃的冷水，经过一天的太阳照射，水温升高到65℃，则这些水吸收的热量等于完全燃烧 m3天然气所放出的热量．[已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）、天然气的热值为4.2×107J/m3]．

4．（2014?株洲）下列现象与分子热运动有关的是（ ）

A．春天，百花争艳 B．夏天，波光粼粼 C．秋天，丹桂飘香 D． 冬天，大雪纷飞

分析：分子运动是肉眼看不见的运动，机械运动是宏观上物体的运动．分子运动，即扩散现象是肉眼看不见的，在不知不觉中发生的．

5．（2014?株洲）净含量为350mL（lmL=1×10﹣6m3）的瓶装饮用纯净水的质量为 kg．若将其放入冰箱冷藏，温度降低了20℃，则水放出的热量为 J．已知水的密度ρ水=1.0×103

kg/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）．

6．（2014?威海）下面关于热现象的说法，正确的是（ ）

A． 物体温度升高一定是吸收了热量

B． 冰在融化时温度不变内能增加

C． 从游泳池里上来感觉冷是由于水蒸发放热

D． 汽车发动机用水作冷却液是因为水的比热容较小

7．（2014?泰安）在“比较水与煤油吸收热量时温度升高的快慢”实验中，需要控制某些变量，以下做法多余的是（ ）

A．采用完全相同的加热方式 B．采用酒精灯加热时，酒精灯里加热的酒精量相同

C．取相同质量的水和煤油

D．盛放水和煤油的容器相同

8．（2014?江西）莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW?h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW?h）表示获得1kW?h能量消耗0.2kg汽油）．

求：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少

（2）该汽车发动机的效率最高可达多少（结果保留整数）

9．（2014?菏泽）阅读下面的材料，解答问题

山东菏泽向“大气污染宣战”

某环保局研究表明：“PM2.5来源中，机动车的排放占33.1%，排第一位，燃煤污染排放占第二位”．“减少污染排放，还我一片蓝天”成为每一个公民的责任．菏泽首批50辆LNG（液化天然气）新能源公交车已经投入运营．

天然气汽车和汽油车相比较

根据下表提供的信息，通过计算说明：

热机效率 热值 价格

天然气发动机 η2 =45% q2 =2.3×107J/m3 4.5元/m3

汽油发动机 η1 =30% q1 =4.6×107J/kg 9.0元/kg

①天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功是多少做同样多的有用功，汽油车需要燃烧多少千克汽油

②若某公交汽车每天消耗100m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运行成本是多少

10．（2014?威海）我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

速度v/（m/s） 100 200 300 400 500

阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%，飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg．求：

（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦

（2）当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦

（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米

11. （2014苏州）燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），天然气的热值为8.4×l07J/m3.求：（1）水吸收的热量；

（2）天然气完全燃烧放出的热量；

（3）燃气灶烧水时的效率．

12．（2014?巴中）由Q=cm（t﹣t0）得c=，关于同一种物质的比热容，下列说法正确的是（ ）

A． 若质量增大一倍，则比热容减小一半 B． 若质量增大一倍，则比热容增大一倍

C． 比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少都无关

D． 若吸收的热量增大一倍，比热容增大一倍

16．（2014?聊城）煤、石油、天然气的过量开采使人类面临能源危机．某县在冬季利用地热能为用户取暖．县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，出水流量为150 m3/h．

（1）求每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量．

（2）这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则利用上述地热能供暖一小时可以节约多少天然气

（ρ水=1.0×l03kg/m3，c水=4.2×l03J/（kg?℃），天然气的热值为4×l07J/m7）

13．（2013连云港）随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是：在房间地而装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为45℃时，单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表：

(1)若该地暖系统的总水量为2×103 kg，将全部的水从5℃加热至45℃，水至少需要吸收多少热量[c水=4.2×103J/

(kg·℃)]

(2)某家庭木地板的面积为80m2，散热管材料为聚丁烯(PB )，供水温度为45℃，则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳?

(3)“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外，你认为还与哪些因素有关?请至少写出两点。

14.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给lOkg的水加热，同时他们绘制了如图l4所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J／(kg·℃)，煤的热值约为3×107j／kg。求：

(1)煤完全燃烧产生的热量：

(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；

(3)煤炉烧水时的热效率。

15.为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图16所示的实验．用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间．实验数据记录如下表．

图16

（1）在实验过程中控制加热时间相同，通过比较 来研究水和食用油吸热能力的差异．

（2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给 加热更长的时间，此时水吸收的热量 (选填“大于”或“小于”或“等于”)食用油吸收的热量．

（3）通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用 这个物理量来描述．

物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃

水 60 20 6 45

食用油 60 20 6 68