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专题27 内能及其利用
【核心考点精讲】
1、内能
(1)构成物体的所有分子,其热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
(2)单位:焦耳(J)。各种形式能量的单位都是焦耳。
(3)特点
①一切物体在任何情况下都有内能,无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块,都具有内能。
②在物体的质量、材料、状态相同时,温度越高,内能越大。
2、改变内能的两种方式
(1)热传递可以改变物体的内能
①热传递是传递热量(内能),而不是传递温度。
②物体内能改变,温度不一定发生变化。
(2)做功可以改变物体的内能
①对物体做功,物体内能会增加,即机械能转化为内能。
②物体对外做功,物体内能会减少,即内能转化为机械能。
(3)热传递与做功改变物体的内能是等效的
①热传递是内能的转移。
②做功是其他形式的能和内能的相互转化。
3、比热容
(1)定义:一定质量的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比。
(2)比热容用c表示,单位:焦/(千克•摄氏度),符号:J/(kg·℃)。
(3)物理意义:表示物体吸热或放热能力的强弱。
(4)水的比热容为4.2×J/(kg·℃),它表示的物理意义是:1kg的水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为4.2×J。
(5)比热容是物质的一种特性,大小与物质的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等无关。
(6)热量的计算:,其中为“温度的变化量”。
4、热机
(1)定义:把内能转化为机械能的机器叫热机。
(2)内燃机:
①冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
②内燃机的工作过程:内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中,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。压缩冲程将机械能转化为内能。
③汽油机和柴油机区别
汽油机:气缸顶、吸入空气和汽油混合、点燃式、效率较低;
柴油机:气缸顶、吸入空气、压燃式、效率较高。
5、热机效率
(1)燃料的热值
①定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比,叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
②定义式:q=Q/m(q为热值) ( 若燃料是气体,则q=Q/v)
③单位:J/kg,读作:焦耳每千克 J/m³ 读作:焦耳每立方米。
④注意:热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,它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)热机的效率
①热机的能量流图
真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
②定义:热机工作时,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。
③公式:η=Q有/Q总×100% 其中,Q有为做有用功的能量;Q总为燃料完全燃烧释放的能量。
④提高热机效率的主要途径
1°改善燃烧环境,使燃料尽可能完全燃烧,提高燃料的燃烧效率。
2°尽量减小各种热散失。
3°减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
4°充分利用废气带走的能量,从而提高燃料的利用率。
【必刷题型精练】
1.(2022•黑龙江中考)下列关于内能知识的描述正确的是( )
A.物体温度越高内能越大,所以0℃的冰没有内能
B.温度越高的物体含有的热量越多,所以0℃的冰没有热量
C.摩擦生热是通过做功的方式改变了物体的内能
D.物体吸收热量,内能增加,温度一定升高
2.(2022•济南中考)炎炎夏日,小梅来到美丽的海滨城市青岛。她发现,在这里白天的风常常从海面吹向陆地,而每到夜晚风却从陆地吹向海面。她利用学过的物理知识进行分析,并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图,如图所示。形成这一现象的主要原因是( )
A.海水的密度小于砂石的密度
B.海水的密度大于砂石的密度
C.海水的比热容小于砂石的比热容
D.海水的比热容大于砂石的比热容
3.(2022•聊城中考)下列事例中,主要利用做功的方式来改变物体内能的是( )
A.把酒精擦在手背上,手背感觉到凉
B.冬天人们在室外晒太阳,感觉暖和
C.汽油机的压缩冲程,燃料温度升高
D.把水放进冰箱冷冻室,水变成冰块
4.(2022•苏州中考)景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器,如图所示。以牛角作套筒,木质推杆前端粘附艾绒。取火时,一手握住套筒,另一手猛推推杆,艾绒即燃,随即将杆拔出,口吹立见火苗。手推杆入筒的过程中,筒内密封气体的( )
A.分子动能减小 B.密度不变
C.分子数增加 D.内能增大
5.(2022•吉林中考)下列实例中,通过热传递改变物体内能的是