物理专项 内能知识点-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

九上科学 第七讲 物体的内能 知识总结 3.5-1　物体的内能-内能 一、内能 (1)热运动：物质是由分子、原子或离子等粒子构成的，构成物质的粒子永不停息地做无规则运动。扩散现象表明，温度越高，粒子的无规则运动越剧烈。大量粒子的无规则运动叫热运动。 (2)内能：物体内部大量做热运动的粒子具有的能叫做内能。或者：物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和叫做内能。热能是内能的俗称。 (3)对内能的理解： ①每个粒子具有的动能和势能不是物体的内能。热运动是指大量粒子的无规则运动。 ②一切物体在任何情况下都具有内能。因为一切粒子都在不停地做无规则运动，总有分子动能；因为粒子间总是存在着引力和斥力，所以物体总有分子势能。 ③影响物体内能大小的因素有温度、质量、材料、状态等。温度越高，粒子的热运动就越剧烈，粒子动能就越大，因此内能也就越大；物体的质量越大，物体内部分子的个数就越多，物体内能也就越大。 二、改变内能的方法 (1)热传递可以改变物体的内能。 热传递的条件：物体之间存在着温度差。 热传递的方向：能量从高温物体传递到低温物体。热传递的结果：高温物体内能减少，低温物体内能增加，持续到物体的温度相同为止，此时我们说达到了热平衡。 (2)做功可以改变物体的内能。 ①对物体做功，物体的内能会增加。 ②物体对外做功，物体的内能会减少。 (3)做功和热传递是改变物体内能的两种方式。 做功是其他形式的能和内能的相互转化，热传递是内能的转移。 (4)做功和热传递对改变物体的内能是等效的。 三、确定物体内能变化的方法 物体内能是否发生变化，主要看以下两个标志： (1)“温度变化”是物体内能变化的标志之一。对同一物体来说，温度升高，内能一定增加；温度降低，内能一定减少。 一切物体，不论温度高低，都具有内能。对于同一个物体，温度升高，分子热运动加快，内能增大；物体温度降低，分子热运动减慢，内能减少。由于物体的内能与温度有关，因此内能也俗称为热能。 (2)“状态变化”也是内能变化的标志。如晶体熔化时，吸收热量，温度不变，但内能增加。晶体凝固时，放出热量，温度不变，但内能减少。 综上所述，判断物体的内能是否发生变化，不能仅从温度变化上思考，还要考虑状态是否变化。 （3） 一个“一定”:一个物体的温度升高(降低)时，内能一定增加(减少)。 五个“不一定”: 一个物体的内能增加(减少)时，其温度不一定升高(降低)。如:晶体的熔化(凝固过程）。 一个物体的内能增加(减少)时，不一定吸收(放出)热量。如:外界对物体做功(物体对外 界做功)。 一个物体吸收(放出)热量时，其温度不一定升高(降低)。如:晶体的熔化(凝固)过程。 一个物体的温度升高(降低)时，不一定吸收(放出)热量。如:摩擦生热。 一个物体吸收(放出)热量时，其内能不一定增加(减少)。如:物体吸收热量，同时对外做功(物体放出热量，同时外界对物体做功)。 四、内能与机械能的区别 (1)内能是物体内部所有粒子热运动的动能和粒子势能的总和。机械能是指整个物体发生机械运动时具有的能量。 (2)由于一切物体的粒子都在不停地做无规则的运动，而且物体的粒子间有相互作用力，所以一切物体都具有内能，内能永不为零。机械能可以为零。 (3)物体内能的大小与物体的温度、质量、状态、粒子间相互作用的情况有关；机械能的大小与物体的质量、运动的快.慢、物体的形变大小以及物体的高度有关。因此内能是不同于机械能的又一种形式的能量。 3.5-2　物体的内能-比热容和热机 一、比热容 (1)比热容：单位质量的某种物质，温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容。比热容的单位：J/(kg·℃)。 (2)比热容是物质本身的一种属性，每种物质都有自己的比热容。反映物质吸热或放热能力大小的物理量。 比热容是物质的特性，每种物质都有自己的比热容，即跟物质吸热或放热的多少无关，跟质量和温度无关。不同的物质比热容不同，同种物质的状态不同，比热容也不同。利用比热容特性，可选择合适的应用材料和鉴别物质。 (3)水的比热容 水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃) ，其表示的物理意义是质量为1 kg的水温度升高1 ℃时吸收的热量是4.2×103 J 二、热量的计算 物体吸收(或放出)热量的多少与物质的比热容、质量和温度的变化量都有关系。 物体吸热升温时，Q吸=cm(t-t0)，放热降温时，Q放=cm(t0-t)，通式为：Q=cmΔt。 三、热机 (1)热机是将燃料燃烧时的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的机器。 热机有多种类型，蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机等都属于热机。 (2)汽油机工作原理：汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。 (3)一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。（活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。） (4)能的转化：在压缩冲程中机械能转化为内能；在做功冲程中内能转化为机械能。其他三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。 (5)热机效率：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 四、燃料的热值 (1)燃料的燃烧是一种化学反应，燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 (2)热值：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位是J/kg(或J/m3)。 氢气的热值为1.4×108 J/kg，其物理意义为完全燃烧1 kg氢气放出的热量为1.4×108 J (3)燃料的热值是燃料的一种热学属性，与燃料的质量或燃烧是否完全无关，只与燃料的种类有关。确定的燃料有确定的热值，不同燃料的热值一般不同。 (4)燃料燃烧时释放热量的计算。 燃料完全燃烧放出的热量：Q=qm或Q=qV；其中，Q为热量，单位：J；m为质量，单位：kg；V为体积，单位为m3；q为热值，单位：J/kg，气体：J/m3。 五、热量的综合计算 (1)热平衡方程 把温度较高的物体与温度较低的物体混合，温度较高的物体就要放出热量，温度较低的 物体就要吸收热量。在不计热损失时，低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量。 其表达式为：Q吸=Q放。 (2)热量与热值：Q=qm，Q=qV。 (3)热效率 燃料在燃烧时放出的热量，只有一部分被有效利用。我们把被加热的物体吸收的热量与燃料完全燃烧时放出的热量之比用热效率表示，其表达式为： η=Q有用/Q×100%。 [注意]在不计热损失时，燃料完全燃烧时放出的热量与物体吸收的热量相等。 (4)单位的选择：在综合计算时，各个物理量的单位都用主单位：如热量用J，比热容用J/(kg·℃)，温度用℃，热值用J/kg(气体为J/m3)，质量用kg。如果质量用密度和体积计算，则体积单位用m3，密度单位用kg/m3。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$