2025年中考物理一轮复习课件 第13讲 内能内能的利用

RJ九第十三章P1－P15，第十四章P16－P30；HK八第十一章P213－P223， 九第十三章P33－P55；HY八下第十章P103－P118，九上第十二章P21－P41。 分子动 理论 常见的物质是由大量的分子、原子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力 分子热 运动 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。温度越高，分子运动越剧烈。由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动 扩散 现象 定义 不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象 说明 分子在永不停息地做无规则运动；分子间存在间隙 影响因素 扩散现象跟温度有关，温度越高，扩散进行得越快 温度、分子 运动、扩散 之间的联系 温度影响分子运动的快慢，分子运动的快慢又影响扩散现象的快慢 【提示】(1)分子是不能用肉眼直接观察到的，凡是能用肉眼直接观察到的小物体都不是分子，如扫地时尘土飞扬，不是分子热运动。 (2)分子之间的作用力与分子之间的距离有关，分子之间距离越小，分子间的作用力越大；反之，分子之间距离越大，分子间的作用力越小。分子之间距离大到一定程度时，分子间的作用力几乎为零(如气体分子)。 定义 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能 影响因素 物体的内能与温度、分子间距离和质量有关；一切物体在任何情况下都有内能 改变方式 热传递 做功 条件 是否存在温度差 物体对外做功或外界对物体做功(摩擦、压缩)等 实质 内能的转移 机械能和内能的相互转化 示例 煮饭、热水袋取暖 钻木取火、搓手取暖 说明 ①条件：物体间存在温度差。②规律：高温物体放出热量，内能减小，温度降低；低温物体吸收热量，内能增大，温度升高 做功改变内能的两种情况：外界对物体做功，物体的内能增大；物体对外做功，内能减小 联系 做功和热传递在改变内能上是等效的，没有看到改变内能的具体过程，就无法判断物体内能改变的原因 【提示】(1)内能、热量和温度的关系 温度是用来表示物体冷热程度的物理量，从分子动理论的观点看，温度是分子热运动剧烈程度的标志。内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，一切物体都有内能。 在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量是一个过程量，对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能说含有或具有热量。 (2)理解热量的概念应注意以下三点： ①物体本身没有热量，不能说某一物体具有热量，更不能比较两个物体热量的大小。 ②热量是热传递过程中，内能转移的量度，是一个过程量。 ③热量的多少与物体温度的高低和内能的大小无关。 比热容 物理意义 比热容是描述物质吸热或散热本领的物理量 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，叫做这种物质的比热容，用符号c表示 公式 c＝ 单位 焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃) 水的比热 容及意义 水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，它表示质量为1 kg的水，温度升高(或降低)1 ℃时，吸收(或放出)的热量是4.2×103 J 热量的计算 Q＝cmΔt 变式：质量m＝ ，温度变化Δt＝ 水的比热容较大的应用 汽车发动机用水作为冷却剂，暖气用水作为传热介质等 【提示】(1)在常见的物质中，水的比热容最大，但并非所有跟水有关的应用都利用了水的比热容较大这一特性。 (2)对比热容概念的理解 比热容是由物质本身属性所决定的，与物质的种类、状态有关，与物体的质量、温度、吸收热量或放出热量的多少无关。同种物质在不同状态下的比热容也不同，如水、冰、水蒸气的比热容是不同的。 定义 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 单位 在国际单位制中，热值的单位是焦每千克，符号是J/kg 公式 q＝ 理解 酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示 1 kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J 热值是燃料本身的一种属性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系 热量的 计算 Q＝mq或Q＝Vq 【提示】(1)燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，并通过热传递的方式传给别的物体，使它们的温度升高。因此，一般来说，燃料在燃烧过程中会放出热量，且燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量一般不同。 (2)关于热值的说明 热值是反映燃料完全燃烧释放热量本领大小的物理量，“完全燃烧”是一个理想的燃烧过程，在实际中是难以实现的，所以理论的计算与实际有较大的差异(与实际燃烧条件有关)。 (3)对于气体燃料来说，热值q＝ ，热值单位为J/m3。 定义 利用内能做功的机械 原理 种类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 内燃机 定义 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机 分类 汽油机和柴油机 工作过程 每个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，其中，能量转化的冲程有 2个，分别为：压缩冲程，把机械能转化为内能；做功冲程，把内能转化为机械能 一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成 热机效率 定义 热机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 公式 η＝ 能量流向 提高热机效率的途径 ①让燃料尽可能充分燃烧，如将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；②利用废气的能量；③机件间保持良好的润滑，减小摩擦 【提示】热机效率与功率的区别：热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，而功率是表示物体做功快慢的物理量。 能量守恒定律 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 说明 ①能量的转化和转移都是具有方向性的；②能量的转化是通过物体做功来实现的，能量在转化过程中，其形式发生了改变；③能量在转移过程中，其形式没有发生改变 RJ九P3图13.1­2 HK八P220图11­15(a) 命题点：扩散现象 1.如图所示，两个瓶子中分别装满红棕色的二氧化氮气体和空气。抽掉玻璃板后，过一段时间，观察到的现象是______________________________________，说明______________________________________。若将上下两瓶倒置，得到的实验结论准确吗？为什么？____________________________________________________________________________ 上、下两瓶瓶内气体都变为红棕色 分子在永不停息地做无规则运动 不准确，因为二氧化氮的密度大于空气的密度，实验会受重力的影响 HK八P221图11­16 HY八下P109图10­12 命题点：扩散现象 2.晓雯将几滴蓝墨水滴入一杯水中，观察到整杯水慢慢变蓝。这种现象说明分子在永不停息地_________________。墨水在热水中比在冷水中扩散得快，说明分子运动的快慢与_________有关 做无规则运动 温度 RJ九P6图13.1­8 命题点：分子间作用力 3.如图所示，将一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计下称量并读数，然后将玻璃板水平接触水面，稍稍向上用力拉弹簧测力计，发现弹簧测力计的示数将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)，此现象间接说明分子间存在________(选填“引力”或“斥力”) 变大 引力 RJ九P9图13.2­5乙 命题点：物态变化、改变内能的方式 4.如图所示，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起时，可以看到瓶内出现白雾，这是水蒸气_________形成的。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能_______，这是通过______的方式改变物体的内能 液化 减小 做功 HK九P43图13­12 命题点：比热容 5.如图所示，家里的暖气片用水作循环物质，主要是利用了水的比热容_______的特性，降低相同的温度放出______ (选填“较多”或“较少”)的热量。一杯水倒掉一半，它的比热容________ (选填“变大”“变小”或“不变”) 较大 较多 不变 RJ九P17图14.1­1 命题点：能量转化与热机 6.如图所示，酒精燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，这是化学能转化为___能；塞子受到水蒸气的压力冲出去，水蒸气的____能转化为塞子的______能，利用此原理的机械是________ 内 内 机械 热机 RJ九P29图14.3­3 命题点：能量守恒定律 7.如图所示是一种人们设想中的永动机，高处的水流下落，__________能转化为_____能，冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环工作。这种永动机是__________ (选填“可能”或“不可能”)制造成功的，因为它违反了___________定律 重力势 动 不可能 能量守恒 例 (2022·宿迁中考)“自嗨锅”成为当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。它里面的发热包在将600 g水从10 ℃加热至沸腾(标准气压下)的过程中，提供给水的热量至少为_______________J。如果用酒精灯给600 g水加热升高同样温度，至少需要______g酒精。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q酒精＝3×107 J/kg] 7.56 1．(2022·广元中考)小红在家用天然气灶烧开水，在标准大气压下，5 kg水从20 ℃加热至沸腾，完全燃烧了0.1 m3的天然气，此过程中，水吸收的热量是__________J，天然气灶烧水的热效率为________。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4.0×107 J/m3] 42% 1.68×106 2．(2017·北部湾中考)如图所示是某太阳能热水器，水容量为100 L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小 时接收的太阳能约为2.8×106 J，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2，每天日照时间按8 h计算，若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20 ℃升高到60 ℃。求：[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3] (1)热水器中水的质量。 (2)一天内热水器中的水吸收的热量。 (3)热水器在冬季的效率。 解：(1)热水器中水的体积V＝100 L＝100 dm3＝0.1 m3， 水的质量m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.1 m3＝100 kg。 (2)一天内热水器中的水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×107 J。 (3)一天内热水器接收太阳能的能量E＝2.8×106 J/(m2·h)×1.5 m2×8 h＝3.36×107 J， 热水器在冬季的效率η＝ ＝ ＝50%。 【方法技巧】 利用公式计算时，要注意是吸热还是放热，特别要注意温度的变化值的计算，要读清楚温度是“升高了”还是“升高到”，两者计算的结果是不同的。如果题目中最后求的是温度升高到多少摄氏度时，要注意水在1个标准大气压下温度只能升高到100 ℃，不可能超过它。 1．实验主要器材及作用 (1)天平：称量加热物质的______。 (2)选取相同的酒精灯或电加热器：保证相同的加热时间内物质吸收的热量________。 (3)搅拌器：使物质受热________。 2．实验装置 质量 相同 均匀 3.实验方法 (1)控制变量法：采用质量________的不同种类物质，且加热源相同。 (2)转换法：升高相同的温度比较_________________；加热相同的时间比较_____________来判断吸热能力。 4．实验结论 质量相同的不同物质，升高相同的温度，比热容____的物质吸收的热量多。 相同 加热的时间 大 升高的温度 5．交流与反思 (1)测量物质的选取要求：应选取_______、初温相同的不同物质。 (2)实验装置的安装顺序：__________。 (3)用规格相同的电加热器对不同物质进行加热的好处： ①与酒精灯相比，更容易控制提供的热量； ②内部加热，热量损失_______。 质量 自下而上 少 例 如图所示是“探究不同物质吸热能力”的实验，将质量相等的煤油和水分别装在两个相同的烧杯中，并测出煤油和水的初温，然后用两个相同的酒精灯加热，每隔2 min记录一次温度，实验记录如表所示。 加热时间/min 0 2 4 6 8 温度/℃ 煤油 20 25 29 34 38 水 20 22 24 26 28 (1)该实验除了图示中的实验器材以外，还需要的测量工具是停表和_______。 (2)实验中_______ (选填“能”或“不能”)用体积相等的两种液体来做实验，原因是_____________________________。 (3)实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和煤油_______________相同。 (4)由记录表可知，对于质量相等的煤油和水，吸收相同的热量，升温较快的是_______；若使两者升高相同的温度，则_____吸收的热量较多。由此得出物质的吸热能力与物质的种类有关。 (5)通过实验数据可知，吸热能力较强的是_______，物理学上用________来表示物质的吸热能力。 天平 不能 没有控制质量相同 吸收的热量 煤油 水 水 比热容 (6)实验中所用的煤油和水的质量、初温均相同，聪明的小明利用热量公式进行计算，发现8 min后煤油和水吸收的总热量不同，导致这一结果的原因是__________________________________(写出一条即可)。 两酒精灯提供的热量不相等 【补充设问】 (7)在此实验中，如果要使水和煤油的末温相同，就要给_____加热更长的时间，此时水吸收的热量_______ (选填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的热量。 (8)如果给质量相同的沙子和水加热相同的时间，则________升高的温度会更高些，两者增加的内能________ (选填“相等”或“不相等”)。 (9)汽车发动机常用水作为冷却剂，是因为和其他物质相比，水的_________较大；寒冷的冬天水箱要加防冻液，这是为了降低水的____________。 水 大于 沙子 相等 比热容 凝固点 1．(2022·百色中考)在疫情防控中，我国启动了新冠疫苗全民免费接种工作，体现了党中央对全国人民的关爱。小刚在接种疫苗过程中，能闻到医护人员擦拭在他手臂上酒精的气味，这是______现象；封闭在注射器内的空气压缩到一定程度就很难再被压缩，这是因为分子间存在_________ (选填“引力”或“斥力”)。 2．(2022·贵港中考)贵港又称荷城，夏天满城荷花盛开，吸引八方游客前来观赏，荷花花香四溢是因为分子在永不停息地做_________运动；当荷叶上的两滴水珠相遇时，能汇合成一滴较大的水珠是因为分子之间存在_________ (选填“引力”或“斥力”)。 扩散 斥力 无规则 引力 3．(2022·贺州中考)端午节家里弥漫着粽子的清香，这是________现象。给粽子加热时粽子的内能会_______ (选填“增加”“减少”或“不变”)，香味会更浓，是因为物体的温度越高，分子运动越_______ (选填“剧烈”或“缓慢”)。 扩散 增加 剧烈 4．(2022·贺州中考)下列选项中，通过热传递的方式来改变物体内能的是 A．钻木取火 B．用热水袋取暖 C．反复弯折铁丝 D．搓手取暖 5．(2021·北部湾中考)古时候人们常钻木取火，下列情境中改变内能的方式与其相同的是 A．吃饭时，金属勺放在热汤中会烫手 B．冬天，搓手可以使手暖和 C．发烧时，冷毛巾敷额头可以降温 D．夏天，喝冷饮使人感到凉爽 B B 6．(2021·梧州中考)如图所示是利用梧州冰泉井水特制的冰泉豆浆，被誉为“滴珠蜜味”。当你端着一碗刚出锅的冰泉豆浆，手感到烫，这是因为在接触过程中发生了_________，使手的内能_________。 热传递 增加 7．(2021·北部湾中考)海边的气温变化较小，这是因为海水的_________较大；腌制海鸭蛋时，盐进入蛋中使蛋变咸是________现象。 8．(2020·北部湾中考)烈日炎炎的夏季，白天河岸上沙土热得烫脚，但河水却非常凉爽，是由于水的比热容_____ (选填“大”或“小”)。清澈河水看起来比实际深度要_____ (选填“深”或“浅”)，容易造成误判，因此不要贸然下水，以免发生溺水事故。 比热容 扩散 大 浅 9．(2022·柳州中考)下列关于热机的说法正确的是 A．热机的效率为100% B．热机只有汽油机和柴油机两种 C．好的热机工作时不排放废气 D．热机工作时都要利用燃料的化学能 D 10．(2020·桂林中考)水力发电是利用水轮机带动发电机工作。其中发电机的作用是 A．将机械能转化为电能 B．将电能转化为机械能 C．将化学能转化为内能 D．将内能转化为化学能 A 11．(2022·玉林中考)如图所示是一台四冲程内燃机的_______ (选填“压缩”或“做功”)冲程，这个冲程是通过________ (选填“做功”或“热传递”)的方式改变汽缸内气体的内能。 压缩 做功 12．(2022·百色中考节选)四冲程汽油机的工作过程中________ (选填“压缩”或“做功”)冲程将内能转化为机械能。 13．(2019·北部湾中考)汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_________较大。汽油的热值是4.6×107 J/kg，1 kg汽油完全燃烧放出的热量是___________J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，________带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。 做功 比热容 废气 4.6×107 14．(2020·玉林中考)如图所示，用酒精灯给试管里的水加热，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的__________；若完全燃烧10 g的酒精，则能释放出___________J的热量。(酒精的热值为3.0×107 J/kg) 机械能 3×105 15．(2021·玉林中考)若质量为2 kg的某种物质温度从20 ℃升高到40 ℃时，吸收的热量是1.84×104 J，则该物质的比热容为___________J/(kg·℃)；比热容是物质自身的性质，与质量、吸收或放出的热量均_______ (选填“有关”或“无关”)。 16．(2022·河池中考)已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，把2 kg的水从20 ℃加热到70 ℃需要吸收的热量为________J；在高山上煮饭，很难煮熟，这是因为高山上_______低，水的沸点低。 无关 气压 0.46×103 4.2×105 17．(2020·北部湾中考)如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的棉花被点燃。此过程是通过_______的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的________冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2 kg汽油，对外做功为2.3×107 J，则汽油机的效率是_______。(汽油的热值为4.6×107 J/kg) 做功 压缩 25% 18．(2018·北部湾中考)可燃冰、石油、煤都属于________ (选填“可”或“不可”)再生能源。若可燃冰的热值为4×107 J/m3，完全燃烧1 m3的可燃冰可放出的热量是________J，这些热量有60%被水吸收，可把______kg(结果保留一位小数)的水从20 ℃加热到80 ℃。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)] 不可 95.2 4×107 19．(2022·贵港中考)某学校需要把1 000 kg的水从20 ℃加热到80 ℃。求：[q天然气＝4×107 J/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (1)这些水吸收的热量。 (2)若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少立方米的天然气？ 解：(1)这些水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 000 kg×(80 ℃－20 ℃)＝2.52×108 J。 (2)不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸＝2.52×108 J，加热这些水所需天然气的体积V＝ ＝ ＝6.3 m3。 20．(2022·北部湾中考)2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是 A．使用的燃料热值较小 B．大量“白气”涌向四周是扩散现象 C．燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 D 21．(2019·北部湾中考)小明通过观察妈妈“煲汤”的过程联想到一些物理知识，下列说法不正确的是 A．“煲汤”是用热传递改变物体的内能 B．汤锅上方“白气”的形成是汽化现象 C．汤的温度越高香气越浓，说明分子的无规则运动越剧烈 D．喝热汤时先要吹一吹，是利用蒸发吸热可以降温的道理 B 22．(2018·北部湾中考)生活中的热现象随处可见，下列说法不正确的是 A．夏天洒水降温，是利用水蒸发吸热 B．冬天搓手取暖，说明做功可以改变内能 C．海边昼夜温差小，是因为海水的比热容小 D．端午节米粽飘香，说明分子在不停地做热运动 C 2.268×105 $$