机械能、内能及其转化之欧阳家百创编

欧阳家百创编
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第十章 机械能和内能
一、
欧阳家百（2021.03.07）

二、机械能
1.能量：界说：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。
单位：焦耳（J）。能量是暗示物体对外做功本领年夜小的物理
量，所以能量 与功的单位相同。
理解：一个物体“能够做功”其实不一定“要做功”，也不是“正
在做功”或者“已经做功”。
2.动能：界说：物体由于运动而具有的能量。
影响因素：物体的速度与质量（221mvEk=）
探究办法：控制变量法和转换法。
结论：物体的速度越年夜、质量越年夜，动能就越年夜。
3.势能：分类：重力势能和弹性势能
（1）重力势能：界说：物体由于被举高所具有的能量。
影响因素：物体的相对高度和质量（mghEp=）。
探究办法：控制变量法和转换法。
结论：物体的质量越年夜位置越高，重力势能越年夜。
注意：一个物体重力势能的几多取决于零势能面的选取，物体
的位置高度是指物体相对零势能面的高度。
（2）弹性势能：界说：物体由于产生弹性形变而具有的能量。
影响因素：物体的弹性形变水平与资料（资料的弹性）。
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探究办法：控制变量法和转换法。

结论：物体的弹性越好、弹性形变越年夜，弹性势能越年夜。
4.机械能：界说：动能与势能的总和称为机械能。
机械能守恒定律：内容：一个物体只有重力或弹力做功时，只
会产生动能与势能之间的转化，机械能的总量坚持不变，我
们就说机械能守恒。
例：质量一定的物体，如果从高处加速下落时，只受重力作用，
不受空气阻力，则动能越来越年夜，重力势能减小，整个过
程中，重力势能逐渐转化为动能，机械能守恒；若下落过程
中有空气阻力，则除重力做功外还有其它力做功，部分重力
势能转化为动能，但还有部分重力势能转化为物体的内能（摩
擦生热），机械能不守恒。
三、内能
1.分子动理论：（1）物质组成：一切物体都是由分子和原子组成；
（2）分子热运动：分子在不断的做无规则运动；
（3）相互作用力：分子间存在着相互作用的引力和斥
力。
2.扩散现象：不合的物质接触时，彼此进入对方的现象。
3.扩散现象标明分子在运动和分子间存在间隙。
4.
温度反应了构成物质的年夜量分子做无规则运动的剧烈水平，即
温度越高，分子的无规则运动越剧烈；年夜量分子的无规则运动叫
热运动。
5.分子动能：界说：分子由于无规则运动而具有的能量。
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影响因素：物体温度和分子质量。

结论：物体温度越高、构成物体的分子质量越年夜，分
子动能越年夜。
6.分子势能：界说：由于分子间的相互作用力而具有的能量。
影响因素：分子质量与分子间距（物体的状态）。
7.
内能：物体内部所有的分子具有的分子动能和分子势能的总和称
之为内能。
影响因素：物体的质量（分子个数）、温度和状态。
结论：同种物质质量越年夜，温度越高，内能越年夜。
8.
修改内能的方法：（1）做功（摩擦、撞击、压缩、膨胀等）；外界
对物体做功，物体内能增年夜；物体对外界做
功，物体内能减少；做功的实质是不合种类的
能量的转化。
（2）热传递（热辐射、热传导、对流等）；实质是
同种能量的转移，总是从高温物体传递到高温
物体，当温度相同时（热平衡），热传递结束。
9.温度、内能、热量的区别与联系
（） （1）区别
从分子动理论看 概念 表达方法 存在形式 单位
温度 分子热运动剧烈水平的标记 物体的冷热水平 不克不及说“传递”和“转移”，只能说“是几多” 状态量
摄氏度
（℃）

内能 物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和 能量的一种形式 “具有” 状态量 焦耳（J
热量 在热传递过程中内能转移在热传递过程中，传不克不及说“具有”，只能过程量 焦耳（J
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（2）联系：温度的变更，可以修改一个物体的内能。传递热量的
几多可以量度内能转移的几多。物体只吸收或放出热量，他的内能
产生修改，但温度不一定修改。如晶体在融化（或凝固）时要不竭
地吸收（或放出）热量，内能要增加（或减少），但温度不变。
三、物质的比热容
1.
比热容：界说：某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）
的热量与其质量和温度变更量乘积的比，叫做这种物质的
比热容（
tm

Q

cΔ=
）。

单位：焦耳每千克摄氏度
)℃/(•kgJ

物理意义：暗示物质吸热（或放热）能力的物理量。
探究办法：控制变量法（控制质量和温度变更量一样）和
转换法（以加热时间的几多暗示吸收热量的几多）。当不
计热量损失时，
放
吸
QQ=

注意：比热容是物质的一种特性。它的年夜小与物质的种
类与状态有关，与质量、体积、温度、密度、形状等无关。
)/(J102.43Ckgc
°
•×=

水
，因水的比热容较年夜，所以水可以

用来调节气温、取暖、作冷却剂等。
2.导出公式：
3.
热平衡方程：（不计热量损失）、（计热量损
失）；在一般题型中，若不计热量损失，则在热传递过程
中，吸收的热量即是放出的热量。若有热量损失，则放出
的热量即是吸收的热量与损失的热量之和。

的数量 递内能几多的量度 说“吸收”或“放出”
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四、机械能与内能的转化

1.热值：界说：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。（或）
单位：焦耳每千克（J/kg）或焦耳每立方米（J/m3）

2.热机：界说：把内能转化为机械能的机械叫热机。
3.内燃机：分类：汽油机和柴油机。
工作过程：（1）吸气冲程：进气门掀开，排气门关闭，活
塞由汽缸最上端向下运动；
（2）压缩冲程：进气门和排气门关闭，活塞由汽
缸最下端向上运动，汽缸内温度升高，气压
增年夜，机械能转化为内能；
（3）做功冲程：进气门和排气门关闭，活塞由汽
缸最上端向下运动，汽缸内温度降低，气压
减少，内能转化为机械能；
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门掀开，活塞
由汽缸最下端向上运动。
汽油机与柴油机的区别：（1）构造：在汽缸顶部汽油机是
火花塞，柴油机是喷油嘴；
（2）吸气冲程：汽油机吸入的是汽油
与空气的混合物，柴油机吸入
的是空气；
（3）燃烧方法：汽油机是扑灭式，柴
油机是压燃式（柴油机将空气
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吸入汽缸后，在压缩冲程将空

气压缩成高温（温度超出柴油
的可燃点）高压的气体，再将
柴油通过喷油嘴喷入汽缸，柴
油遇到高温气体产生自燃）。
（4）柴油机比汽油机粗笨、效率高、功
率年夜；柴油机一般应用于需
要较年夜动力的机器中，如拖
拉机、坦克、轮船、载重汽车
等；汽油机一般应用于小型轿
车、摩托车等。
数量关系：冲程数=2倍曲轴转数=2倍飞轮转数=4倍工作
循环=4倍做功次数
4.火箭：结构：火箭主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室
和尾部喷口。
原理：火箭使用的是喷气式发念头，喷气式发念头的燃料
在燃烧室内燃烧产生高温、高压的气
体，这种气体从发念头尾部以极高的速度喷出，同时产生
很年夜的反冲推力，推念头身向前
运动。
喷气式发念头种类：（1）空气喷气发念头：只携带燃料，
利用外界空气助燃；
（2）火箭喷气发念头：自己携带燃料
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和氧化剂，不需外界空气助燃。

5.效率：用来做有用功的那部分能量Q有用与燃料完全燃烧所放出

的热量Q放之比叫做热机的效率
6.燃料缺点：煤、石油、天然气等燃料燃烧后会产生二氧化碳、二
氧化硫等废气，年夜气中的二氧化碳含量增加，会加剧温室效应，
使地球变暖，二氧化硫是产生酸雨的主要原因。