第十六章熱和能
一、複習要點
（一）、分子熱運動
1、物質是由分子組成的。分子若看成球型，它的直徑大約只有10-10m。
2、一切物質的分子都在不停地做無規則的運動
①擴散：不同物質在相互接觸時，彼此進入對方的現象。
②擴散現象說明：a、分子之間有間隙。b、分子在不停地做無規則的運動。
③課本p124圖16.1-2中的裝置下面放二氧化氮，這樣做的目的是：防止二氧化氮擴散被誤認為是重力作用的結果。
實驗現象：兩瓶氣體混合在一起顏色變得均勻，結論：氣體分子在不停地運動。
④固、液、氣都可擴散，擴散速度與溫度有關。溫度越高，擴散越快。
⑤熱運動：物體內部大量分子的無規則運動叫做熱運動。
溫度越高，分子無規則運動的速度越大。
3、分子間有相互作用的引力和斥力。
當分子間的距離很小時，作用力表現為斥力；當分子間的距離稍大時，作用力表現為引力；如果分子相距很遠，作用力就變得十分微弱，可以忽略。
（二）、內能
1、內能：物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。
2、物體在任何情況下都有內能：既然物體內部分子永不停息地運動著和分子之間存在著相互作用，那麼內能是無條件的存在著。無論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊都具有內能。
3、物體的內能大小與溫度的關係：在物體的質量，材料、狀態相同時，溫度越高物體內能越大。
4、內能的改變：
（1）熱量：熱傳遞過程中，傳遞的能量的多少叫熱量，熱量的單位是焦耳。熱傳遞的實質是內能的轉移。
（2）改變內能的方法：做功和熱傳遞。
a、熱傳遞可以改變物體的內能。
①熱傳遞的方向：熱量從高溫物體向低溫物體傳遞或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞。
②熱傳遞的條件：有溫度差。
熱傳遞傳遞的是內能（熱量），而不是溫度。
③熱傳遞過程中，物體吸收熱量，內能增加；放出熱量，內能減少。
注意：物體內能改變，溫度不一定發生變化。
b、做功改變物體的內能：
①做功可以改變內能：對物體做功物體內能會增加。物體對外做功物體內能會減少。
②做功改變內能的實質是內能和其他形式的能的相互轉化
（三）、比熱容
1、定義：單位質量的某種物質溫度公升高（降低）1℃時吸收（放出）的熱量。
2、物理意義：表示物體吸熱或放熱的本領的物理量。
3、比熱容是物質的一種特性，大小與物質的種類、狀態有關，與質量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。
4、單位：[j/（kg·℃）]
水的比熱容為4.2×103j/(kg·℃)，它表示的物理意義是：1kg的水溫度公升高（或降低）1℃吸收（或放出）的熱量為4.2×103j
5、熱量的計算公式：
ｑ吸＝cm（t－t0）=cm△t
ｑ放＝cm（t0－t）=cm△t
(四)、熱機
1、內燃機：
①衝程：活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程。
②內燃機的工作過程：內燃機的每乙個工作迴圈分為四個階段：吸氣衝程、壓縮衝程、做功衝程、排氣衝程。
在這四個階段，吸氣衝程、壓縮衝程和排氣衝程是依靠飛輪的慣性來完成的，而做功衝程是內燃機中唯一對外做功的衝程，是由內能轉化為機械能。另外壓縮衝程將機械能轉化為內能。
2、燃料的熱值
①定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
②定義式：q=（q為熱值）
③單位：j/kg，j/m3
酒精的熱值是3.0×107j/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107j。
煤氣的熱值是3.9×107j/ m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107j。
④關於熱值的理解：
a、對於熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞「1kg」、「某種燃料」、「完全燃燒」。1kg是針對燃料的質量而言，如果燃料的質量不是1kg，那麼該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料：
說明熱值與燃料的種類有關。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學能轉變成內能就不是該熱值所確定的值。
b、熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關。
3、 熱機的效率：
①熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。
②提高熱機效率的途徑：使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失，機件間保持良好的潤滑、減小摩擦。
（五）、能量守恆定律
能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其它形式，或者從乙個物體轉移到另乙個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
能量守恆定律是自然界最普遍、最重要的定律之一。
二、重難點例題分析
例1、下列事例中，把機械能轉化成物體內能的是
a、用酒精燈加熱燒杯裡的水b、用電飯鍋做飯
c、點燃的爆竹公升到空中d、用打氣筒打氣，筒壁會發熱
分析與解：把機械能轉化成內能，是通過做功的方式改變物體的內能的。選項a是用熱傳遞的方法改變物體內能，應排除；又選項b是電能轉化成物體內能，不符合題意，也要排除在外。
對物體做功，物體的內能增加；物體對外做功，它的內能減少。選項c是高溫高壓的燃氣對爆竹做功，燃氣的內能減少，爆竹的機械能增加，是內能轉化成機械能的事例，只有選項d中，打氣筒打氣時，壓縮氣體做功和克服摩擦做功，把機械能轉化成內能的。應選擇答案d。
例 2、給一定質量的水加熱，其溫度與時間的關係如圖16-1中a圖線所示。若其他條件不變，僅將水的質量增加，則溫度與時間的關係圖線正確的是（ ）
a．ab．b c．c d．d
解析：本題根據影象研究物體的吸熱規律，可以用取相同的縱座標，比較橫座標的方法求解。
根據ｑ吸＝cm（t－t0）可知，比熱容相同的物質，公升高相同的溫度時，質量大的吸收的熱量多。假設水的質量前後都從起始溫度公升高到t"，即公升高相同的溫度，a、b、c、d四條曲線在溫度t"時， 圖16-1
對應的加熱時間ta、tb、tc、td有：ta=tb例 3、如圖16-2所示，在氣缸a中密封有壓縮空氣，b是一種被銷釘k鎖住的活塞，c是乙個溫度計。若活塞與氣缸壁間沒有摩擦，當把銷釘拔出後，將看到的現象：
（1）活塞將向運動；（2）溫度計的示數將 ，因為
圖16-2圖16-3
解析：氣缸a中密封有壓縮空氣，當把銷釘拔出後，活塞將向右運動，因為汽缸內的氣體膨脹對活塞做功，所以汽缸內的氣體內能將減少，溫度將降低，因此溫度計的示數也將降低。
解答：右;降低;氣體對外做功，內能減小,溫度降低
例4、汽油機的乙個工作迴圈是由四個衝程組成，其中在做功衝程中燃氣對活塞做功，實現了能向能的轉化．圖16-3表示的是汽油機的________衝程（填衝程的名稱）．
解析：由汽油機汽缸示意圖辨別衝程名稱時，要根據兩氣門的關閉活塞的上下運動情況來確定，要判斷是否是做功衝程可觀察火花塞是否點火或活塞的運動方向。
在做功衝程中，將內能轉化為機械能；從圖中可以看出：進氣門開啟、排氣門關閉，活塞由上往下運動，汽油和空氣的混合物將進入汽缸，這是吸氣衝程。
解答內能機械能吸氣
例5、有四位同學，為了研究物體溫度公升高時吸收熱量的多少與哪此因素有關，做了如下實驗：在四個相同的燒杯中分別盛有水和煤油，用同樣的加熱器加熱。下表是他們的實驗記錄。
根據實驗記錄回答下列問題：
①比較1、2兩燒杯的實驗記錄，得出的結論是
②比較3、4兩燒杯的實驗記錄，得出的結論是
③比較1、3兩燒杯的實驗記錄，得出的結論是
④綜合上述結論，物體溫度公升高時吸收熱量的多少與有關係。
解析：液體溫度公升高時吸收熱量的多少與物質的種類、物體的質量、物體溫度的變化等有關。研究液體溫度公升高時吸收熱量的多少與其中一種因素的關係，應用控制變數法。
1、2號燒杯裝的是同種物質，公升高的溫度相同，質量大的加熱時間長，即吸收的熱量多。於是可得出結論：同種物質，公升高相同的溫度，質量大的吸收的熱量多。
同樣的方法可得②③的結論，進而得出④的答案。
解答：①同種物質，公升高相同的溫度，質量大的吸收的熱量多。
②質量相同的同種物質，溫度公升高的高的，吸收的熱量多。
③質量相同的不同物質，公升高相同的溫度，吸收的熱量不相同。
④物質的種類、物體的質量、物體公升高的溫度
例6、小蘭在做早餐時發現，同樣情況下，煮沸一鍋牛奶比煮沸同樣多的水快。這是為什麼呢？請你運用所學的物理知識，針對其中的原因，提出乙個猜想，並簡述驗證這個猜想的辦法。
（1）你的猜想是
（2）驗證猜想的辦法是
解析：在同樣的條件下，煮沸一鍋牛奶比煮沸同樣多的水快得多。這應該是水和牛奶的某種特性（如比熱容、沸點等）不同引起的。
根據所學的相關物理知識，結合已有的生活經驗，可以提出以下猜想及其驗證思路。
（1）猜想1：牛奶的比熱容比水小。驗證方法：用同乙個鍋，分別裝質量和初溫都相同的水和牛奶，放到同樣的火爐上加熱相同時間，測出各自的溫度並進行比較，溫度較高者，比熱容小。
（2）猜想2：牛奶的沸點比水低。驗證方法：將牛奶和水都加熱到沸騰，用溫度計測出牛奶和水沸騰時的溫度，並進行比較。
點評：針對具體的科學問題或現象，通過質疑、猜想，提出解決問題的方案，是科學**題最常見的形式。本題以同學們熟悉的生活情景為背景，要求同學們運用所學的相關物理知識，結合已有的生活經驗，分析、比較水和牛奶之間的不同特性。
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