第13章 内能与热机 课件 2025年中考物理 考点探究（广东）

第十三章　内能与热机 回归教材 真题精粹 ⁠ ⁠分子热运动 课标要求：知道常见的物质是由分子、原子构成的。知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。知道自然界和生活中的一些简单热现象。了解分子热运动的一些特点。知道分子动理论的基本观点。了解人类探索微观世界的大致历程，关注人类探索微观世界的新进展。了解人类探索太阳系及宇宙的大致历程，知道人类对宇宙的探索将不断深入，关注人类探索宇宙的一些重大活动。了解物质世界的大致尺度。 1.物质的构成：常见的物质是由极其微小的 　分子　⁠和 　原子　⁠构成的。 2.扩散 （1）影响因素：扩散现象的剧烈程度与 　温度　⁠有关， 　温度　⁠越高，扩散现象越 　明显　⁠。 （2）扩散现象表明：一切物质的分子都在 　永不停息地做无规则运动　⁠，温度越高，分子的无规则运动越 　剧烈　⁠。 分子　 原子　 温度　 温度　 明显　 永不停息地做无规则运动　 剧烈　 3.分子热运动：由于分子的无规则运动跟 　温度　⁠有关，所以这种无规则运动叫作分子的热运动。 4.分子间的作用力与间隙 （1）分子间存在 　引力　⁠。底部磨平的两铅块紧压在一起后很难被分开。 （2）分子间还存在 　斥力　⁠。例如固体和液体很难被压缩。 （3）酒精与水混合震荡后，混合液的总体积小于混合前两液体的体积之和，说明分子间存在 　间隙　⁠。 温度　 引力　 斥力　 间隙　 ⁠ ⁠原子结构 课标要求：知道原子是由原子核和电子构成的，了解原子的核式结构模型。了解人类探索微观世界的历程，关注人类探索微观世界的新进展。 1.原子结构 原子 2.原子模型：（卢瑟福原子模型或行星结构模型） 卢瑟福原子模型或行星结构模型 ⁠ ⁠内能 课标要求：了解内能。 1.内能：一切物体在任何情况下都具有 　内能　⁠，即内能不可能为 　0　⁠；质量一定的同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能 　越大　⁠（分子总动能越大）；内能还与物体质量（分子数量）、状态（固态变液态、液态变气态均要吸收热量）有关。（注意：物体的温度升高时，内能一定增加；但物体的内能增加时，温度不一定升高） 内能　 0　 越大　 方式 实质 内能的转移方向或转化结果 实例 热传递 能量的 　转移　⁠ 内能由高温物体转移到 　低　⁠温物体或从物体的 　高　⁠温部分转移到 　低　⁠温部分 易错提醒：内能的转移方向不是由两物体内能的多少决定的，是由温度的高低决定的 用热水袋取暖； 用酒精灯对烧杯中的水加热； 阳光下的石凳发热 转 移　 低　 高　 低　 2.改变物体内能的方式 方式 实质 内能的转移方向或转化结果 实例 做功 能量的 　转化　⁠ 外界对物体做功，可以使物体的内能 　增加⁠；物体对外做功，可以使物体的内能 　减少　⁠ 易错提醒：做功不仅可以增加物体的内能，也可以减少物体的内能，如气体膨胀时对外做功 搓手取暖； 铁丝弯折处发热； 钻木取火； 陨石坠入地球大气层成为流星 转 化　 增加 减少 当物体吸收热量时，内能不一定增加，也可能不变或减少，因为物体可能存在对外界做功；同样，外界对物体做功时，内能也不一定增加，因为可能存在物体放出热量 ⁠ ⁠热机 课标要求：了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展历史中的重要意义。 1.定义：利用 　内能　⁠做功的机械叫作热机，内燃机是常见的热机。 2.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，包括汽油机和柴油机。 内能　 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞 向下 向上 向下 向上 能量转化 \   　　　⁠　　⁠→ 　⁠　⁠　⁠　⁠能　 　　　⁠　　⁠→ 　⁠　⁠　⁠　⁠ \ 机械能　 内能　 内能　 机械 能　 3.汽油机的工作过程 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 注意事项 无论是四冲程的汽油机还是四冲程的柴油机，一个工作循环都包括四个冲程。观察工作示意图来判断冲程名称，应从气门的开闭和活塞的运动方向来判定 ⁠ ⁠比热容与热值 课标要求：了解比热容，能运用比热容说明简单的自然现象。了解热量，从能量转化的角度认识燃料的热值。 项目 比热容 热值 定义 一定 　质量　⁠的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度的 　乘积　⁠之比 某种燃料 　完全燃烧　⁠放出的热量与其质量之比，叫作热值 公式 c＝ q＝（气体燃料燃烧时，将质量m换成体积V，下同） 质量　 乘积　 完全燃烧　 项目 比热容 热值 公式 Q吸（放）＝ 　cmΔt升高（降低）　⁠ Q＝ 　qm　⁠ 单位 J/（kg·℃） J/kg（气体燃料常用J/m3） cmΔt升高（降低）　 qm　 项目 比热容 热值 影响 因素 比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关 热值是燃料的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的形状、体积、质量、是否充分燃烧无关 ⁠ ⁠效率 课标要求：从能量转化和转移的角度认识效率。 1.公式：η＝×100％ 举例 有用功（热） 总功（热） 纯热效率（燃料烧水） 水吸收的热量Q＝cmΔt 燃料完全燃烧放出的热量Q＝mq或Q＝qV 热机效率（燃油型交通工具） 牵引力做功W有＝Fs 燃料完全燃烧放出的热量Q＝mq或Q＝qV 电热效率（电烧水） 水吸收的热量Q＝cmΔt 用电器消耗的电能W＝Pt 2.根据能量转化方式的不同，其有用功（热）、总功（热）如下： ⁠ ⁠提高热机效率的途径 　　提高热机效率的途径： （1）减小各种热量损失；（2）减小摩擦，机件间保持良好的润滑；（3）尽可能使燃料充分燃烧。 ⁠ ⁠核心突破点一　分子热运动 　　物质是由大量的分子、原子组成，组成物质的分子或原子在永不停息地做无规则运动，温度越高分子运动越剧烈，分子之间有间隙，分子之间存在相互的引力和斥力。 　　⁠ ⁠宏观辨识和微观探析是认识物质及其变化的两种角度，人们常透过对宏观现象的观察、思考、推理，建立微观模型，看清事物本质。 （1）图甲为水和酒精的混合实验，实验中能说明“分子间存在间隙”的宏观现象是 　水和酒精混合后总体积变小　⁠。 水和酒精混合后总体积变小　 （2）图乙为红墨水扩散实验，红墨水能扩散的微观本质是 　分子在永不停息地做无规则运动　⁠，且温度越高，分子热运动越 　剧烈　⁠。 分子在永不停息 地做无规则运动　 剧烈　 （3）如图丙所示，将两个表面较 　光滑　⁠（选填“光滑”或“粗糙”）的铅块相互紧压，它们会粘在一起，这一现象证明分子间有 　引力　⁠。 光滑　 引力　 ⁠ ⁠（分子动理论解释物态变化）图丁建立的微观模型能很好地解释液体的 　汽化　⁠现象。 ⁠ ⁠核心方法　图丁建立的微观模型说明液体分子从液体中跑出成为气体分子，该过程是汽化现象。 汽化　 ⁠ ⁠核心突破点二　内能大小及改变方式 　　一切物体在任何情况下都具有内能，内能的大小不可能为零。质量一定的同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。内能还与物体的质量、种类、结构、状态有关。 　　⁠ ⁠如图所示，在试管内装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气会把木塞冲开。水的温度升高，这是用 　热传递　⁠的方式增加了水的内能。 热传递　 　　⁠ ⁠（能的转化）水沸腾时会汽化产生高温高压的水蒸气，水蒸气冲开瓶塞，对瓶塞 　做功　⁠，水蒸气的内能 　减小　⁠（选填“增大”、“减小”或“不变”），该过程的能量转化与下列汽油机的 　C　⁠冲程相同。 A B C D 做功　 减小　 C　 ⁠ ⁠核心突破点三　热机效率 　　根据Q放＝mq求出燃料完全燃烧放出的热量，再根据W＝Pt或W＝Fs求出牵引力做的功，最后由η＝×100％求出汽车发动机的效率。 　　⁠ ⁠随着油价的上涨，乙醇汽油又出现在大众的视野里，某型号公共汽车使用乙醇汽油做燃料在水平路面上以90 kW的恒定功率匀速行驶6 min，通过的路程为5.4 km，完全燃烧了4 kg乙醇汽油（q乙醇汽油＝2.7×107 J/kg；q汽油＝4.5×107 J/kg）。求：4 kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量若完全由汽油来提供，需要消耗汽油的质量为 　2.4　⁠kg。 　　⁠ ⁠（做功计算）汽车在行驶过程中牵引力所做的功为 　3.24×107　⁠J。该汽车发动机的效率 　30％　⁠。 2.4　 3.24×107　 30％　 ⁠ ⁠核心突破点四　热平衡综合计算 　　⁠ ⁠生活垃圾的热值为3×106 J/kg，某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800 t生活垃圾，可放出热量 　2.4×1012　⁠J，放出热量的30％用来发电，每天可发电 　2×105　⁠kW·h。 2.4×1012　 2×105　 　　⁠ ⁠（计算被加热质量）若放出热量的42％用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将 　3×106　⁠kg的水由20 ℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 3×106　 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ （分子热运动）图示是某同学做“气体扩散”的实验装置，下面的瓶子装有红棕色的二氧化氮气体，上面的瓶子装有空气。抽掉玻璃板后，过一段时间，观察到的现象是 　气体颜色基本一 ⁠，说明气体分子在 　不停地做无规则运动　⁠ ⁠ ⁠ （能的转换）如图所示，小华从滑梯上滑下时，臀部温度升高，内能 　增大　⁠（选填“增大”或“减小”），这是通过 　做功　⁠（选填“做功”或“热传递”）的方式改变物体的内能 气体颜色基本一致 　 不 停地做无规则运动　 增大　 做功　 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ （分子间的作用力）把一块很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的示数，如图所示，让玻璃板的下表面接触水面，然后稍稍用力向上拉，发现弹簧测力计的示数 　变大　⁠（选填“变大”、“不变”或“变小”），其原因是玻璃板与水的接触面之间存在 　引力　⁠ ⁠ ⁠ （能的转换）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，可看到筒内棉花燃烧起来，这是通过对气体 　做功　⁠的方式，使气体的内能 　增大　⁠（选填“增大”、“减小”或“不变”），温度升高，达到棉花的着火点，使棉花燃烧 变大　 引力 做功　 增大　 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ （改变内能的方式）改变物体内能有两种方式，图中女孩哈气是通过 　热传递　⁠的方式取暖；男孩搓手是通过 　做功　⁠的方式取暖 ⁠ ⁠ （能的转换）如图所示的实验中，我们会看到塞子从试管口跳出，该过程水蒸气对塞子 　做功　⁠，水蒸气的 　内　⁠能转化成塞子的 　机械　⁠能 热传递　 做功　 做功　 内　 机械　 阅读短文，回答问题。 热 传 递 改变物体内能的两种方式之一是热传递，热传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式来实现的。只要在物体内部或物体间有温度差存在，内能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。 热传导是指内能从温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。不同物质的传热本领不同，容易传热的物体，叫做热的良导体，不容易传热的物体，叫做热的不良导体。金属都是热的良导体。陶瓷、羊毛、皮革、棉花、水、空气等都是热的不良导体。 热对流是指在流体中依靠流体的热胀冷缩和流动性来传热的方式。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流比液体明显。 热辐射是指物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，物体之间不依靠介质，利用放射和吸收彼此的电磁波（主要是红外线）直接传递能量的方式。热辐射是远距离传递能量的主要方式。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）改变物体内能的两种方式之一是热传递，另一种方式为 　做功　⁠。 （2）在热传递的三种方式中， 　热对流　⁠是液体和气体特有的传递方式，只有 　热辐射　⁠可以在真空中传递。 （3）下列现象中，主要通过热辐射方式进行热传递的是 　C　⁠。 A.钢勺放在热汤中，很快就烫手了 B.暖气片通入热水后，不久全屋都暖和了 C.夏天站在阳光下，一会就热得出汗了 做功　 热对流　 热辐射　 C　 （4）我们冬天通常穿的羽绒服为什么可以保暖？ 　羽绒是热的不良导体，是不容易传热的物体，冬天人体传递的热量就会被羽绒阻隔在衣服里面，人们就会感觉到暖和，所以我们冬天通常穿的羽绒服可以保暖　⁠。 羽绒是热的不良导体，是不容 易传热的物体，冬天人体传递的热量就会被羽绒阻隔在衣服里面，人们就会感觉到 暖和，所以我们冬天通常穿的羽绒服可以保暖　 ⁠ ⁠分子动理论（10年8考） 1.（2023·广东）端午节期间，小明在家里煮粽子，粽香四溢说明（　A　） A.分子在不停地做无规则运动 B.分子间存在引力 C.分子间存在斥力 D.分子可以再分 A 2.（2022·广东）班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物主要是通过 　热传递　⁠（选填“做功”或“热传递”）的方式增大食物的内能；现场香气四溢属于 　扩散　⁠现象，表明分子在不停地做无规则的运动。活动结束，剩余煤气的热值 　不变　⁠（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 热传递　 扩 散　 不 变　 【解析】 用煤气炉烹饪食物，食物从锅中吸收热量，用热传递的方式增大食物的内能；食物的香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。因为热值是燃料的一种性质，活动结束，燃烧一部分后，剩余煤气的种类没变，故其热值不变。 ⁠ ⁠改变内能的方式（10年6考） 3.（2018·广东）如图所示，70 kg的消防员沿着钢管匀速下滑时感到手心发烫，此时受到钢管对他的摩擦力大小和导致手心内能改变的方式是（g取10 N/kg）（　D　） A.70 N　热传递 B.70 N　做功 C.700 N　热传递 D.700 N　做功 D 4.（2016·广东）如图所示，把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中，下列说法正确的是（　C　） A.煤气的燃烧过程是内能转化为化学能 B.煤气燃烧越充分，它的热值越大 C.水的温度越高，水分子运动越剧烈 D.烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能 C ⁠ ⁠热机及其能量转化（10年7考） 5.（2023·广东）如图，这是四冲程内燃机的某一冲程示意图，该冲程是（　C　） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 C ⁠ ⁠热量的相关计算（10年10考） 6.（2022·广东节选）若用电热水壶加热0.8 kg的水，使其温度从30 ℃升高到80 ℃，则水吸收的热量是 　1.68×105　⁠J。此过程中，电热水壶实际消耗的电能 　大于　⁠（选填“大于”、“等于”或“小于”）水吸收的热量。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 1.68×105　 大于　 【解析】 水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×0.8 kg×（80 ℃－30 ℃）＝1.68×105 J；因为在烧水过程中，有热损失，所以电热水壶实际消耗的电能大于水吸收的热量。 $$