第5课时　分子热运动　内能　热机课件--2025年四川中考物理一轮复习

第一单元　声、光、热 一轮考点复习 _______________ 第5课时　分子热运动　内能　热机 基础知识 归类探究 限时集训 1. 分子动理论 内　　容：物质由大量的分子组成；分子在永不停息地做 　无规则　运动；分子间存在着 　引　力和 　斥　力。 扩　　散：由于分子运动，不同物质在互相接触时 　 彼此进入 　对方的现象叫作扩散，说明物质的分子在 　不停地做无规则运动　，同时还说明分子间存在 　间隙　。气体、液体、固体都可以发生扩散，扩散速度与 　温度　有关，在相同条件下， 　气体　之间扩散得最快， 　固体　之间扩散得最慢。 说　　明：(1)分子是极小的微粒，若看成球形，其直径以10－10m来度量。 (2)分子的运动是不能用肉眼直接看到的，凡是肉眼能直接看到的都不是分子的运动(如尘土飞扬)。 (3)分子间的引力和斥力总是同时存在。 无规则　 引　 斥　 彼此进入 　 不停地做无规则运动　 间隙　 温度　 气体　 固体　 基 础 知 识 2. 内能 定　　义：物体内部所有分子的 　动能　和分子间相互作用的 　势能　的总和，叫作物体的内能。能量的单位都是焦耳(J)。 说　　明：(1)物体内能的大小与物体的温度、体积、质量和状态有关。同一物体温度升高，内能 　增加　；温度降低，内能 　减小　。相同质量的0℃的水的内能比0℃的冰的内能大(分子动能相同，分子势能不同)。 (2)改变物体内能的两种方式： 　热传递　和 　做功　。发生热传递的条件是存在 　温度差　；热传递的方向是由高温物体向低温物体传递，不是由内能多的物体向内能少的物体传递。对物体做功，内能增加；物体对外做功，内能减小。 (3)热传递和做功在改变物体内能上是等效的，但实质不同。热传递是能量(内能)的 　转移　，能量的形式不变；做功是能量的 　转化　，能量的形式改变。 (4)内能是不同于机械能的另一种形式的能量，机械能可以为零，而内能一定不为零，一切物体在任何情况下都有内能。内能是物体的微观表现，机械能是物体的宏观表现。内能大小与机械能没有直接关系，但可以相互转化。 动能　 势能　 增加　 减小　 热传递　 做功　 温度差　 转移　 转化　 3. 比热容 定　　义：如果质量为m的某种物质从外界吸收的热量为Q，温度升高Δt，则即是这种物质的比热容，用c表示。 单　　位：常用单位是 　J/(kg·℃)　。 意　　义：表示物质吸(放)热能力的物理量。比热容大的物质吸(放)热能力强。 说　　明：(1)比热容是物质的一种特性。其大小只取决于物质本身及状态，如水和冰的比热容就不相同，与质量大小、温度高低、吸(放)热多少都没有关系。 (2)水的比热容为 　4.2×103　J/(kg·℃)，其物理意义是1kg的水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为 　4.2×103　J。 水比热容较大的应用：(1)由Q＝cmΔt可知，一定质量的水，升高或降低一定温度，吸收或放出的热量较 　多　，因此可以利用来降温或取暖(如制冷剂、散热剂)(水的吸、放热本领强)。 (2)由Δt＝可知，一定质量的水，吸收或放出一定的热量，升高或降低的温度较 　小　，有利于调节气候(水的温度难改变)。 注　　意：洒水降温是因为水汽化吸热，不是因为水的比热容较大。 J/(kg·℃)　 4.2×103　 4.2×103　 多　 小　 4. 热量 定　　义：在热传递过程中，转移 　内能　的多少叫热量，用Q表示。 单　　位： 　J　。 说　　明：热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“含有”或“具有”。 热量的计算：Q吸＝cm(t末－t初)＝cmΔt升， Q放＝cm(t初－t末)＝cmΔt降。 注　　意：(1)热量的多少与温度的变化量有关，与温度无关。 (2)在热传递过程中，若不考虑热量的损失，则有Q放＝Q吸(热平衡方程)，若考虑热量的损失，则η＝。 内能　 J　 5. 热值 定　　义：燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的比，叫作这种燃料的热值，用q表示。 单　　位：J/kg。气体燃料的热值单位通常用J/m3。 说　　明：热值是燃料本身的一种特性，与燃料的 　种类　有关，同种燃料的热值是相同的，与燃料质量、放出热量多少、燃烧情况等无关。 公　　式：计算热量。 (1)固体、液体：Q＝mq。 (2)气体：Q＝qV。 种类　 6. 热机、内燃机 热　　机：是通过燃料燃烧获取内能并转化为 　机械能　的装置(燃料燃烧是化学能转化为内能)。 种　　类：蒸汽机、汽轮机、内燃机(汽油机和柴油机)、喷气发动机和火箭发动机等(按物质加热方式和做功方式不同分类)。 内燃机：是燃料在 　汽缸　内燃烧对外做功的机器，是现今应用最广泛的热机。内燃机有汽油机和柴油机，两者的主要区别： (1)汽油机汽缸顶部有 　火花塞　，柴油机汽缸顶部有 　喷油嘴　。 (2)吸气冲程中，汽油机吸入的是 　汽油和空气的混合物　，柴油机吸入的是 　空气　。 (3)汽油机的点火方式是 　点燃式　，柴油机的点火方式是 　压燃式　。 机械能　 汽缸　 火花塞　 喷油嘴　 汽油和空气的混合物　 空气　 点燃式　 压燃式　 工作过程：由吸气冲程、压缩冲程、 　做功　冲程和排气冲程四个冲程组成。 说　　明：内燃机一个工作循环经历四个冲程，活塞往返 　两　次，曲轴或飞轮转两圈，对外做功 　一　次。内燃机四个冲程中只有 　做功　冲程对外做功，其余三个冲程是靠飞轮的动能或  　惯完成的。 能量转化：内燃机在压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能。 热机效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫热机效率，是热机性能的重要指标。计算公式为η＝＝＝，一般地W＝Fs＝Pt，Q＝mq。汽油机效率一般比柴油机效率低。 说　　明：热机效率与热机功率两者之间没有任何联系。 做功　 两　 一　 做功　 惯性 7. 温度、内能、热量三者的区别与联系 区　　别： 类别 从分子动理论的观点看 概念辨别 表达方式 存在形式 单位 温度 分子热运动剧烈程度的 标志 物体的冷热程度 只能说“是”“降低”“升高” 状态量 ℃ 内能 物体内部所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和 能量的一种形式 只能说“具有”“改变” 状态量 J 热量 在热传递过程中，转移内能的多少 在热传递过程中传递能量的多少 只能说“吸收”或“放出” 过程量 J 联　　系：(1)同一物体温度变化，物体的内能一定发生变化。 (2)内能变化有可能是热传递的结果，也有可能是做功的结果。 (3)物体吸收或放出热量一定是发生了热传递。 (4)物体只吸收或放出热量，它的内能一定变化，但温度不一定改变。如冰熔化时吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量，温度也不一定降低。 　[2024·成都]成都别称芙蓉城、蓉城，这座以花为名的城市自古与花结缘，大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断，青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道靓丽的风景线，诗人闻到花香属于 　扩散　现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识：分子做无规则运动的剧烈程度与 　温度　有关。 扩散　 温度　 归 类 探 究 类型之一　了解分子热运动 【变式1】　[2023·内江]如图所示的四个情景，下列说法正确的是(　A　) A. 甲图中，闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动 B. 乙图中，让笔杆热起来，只能采用做功的方式 C. 丙图中，两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在斥力 D. 丁图中，汽油机的做功冲程把机械能转化为内能 A 　[2024·泸州]下列物理情境中，对功的理解正确的是(　C　) A. 在实际生活中，利用简单机械提升重物时，可以不做额外功 B. 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他冲程均不做功 C. 力对物体做功可以改变物体的内能，电流做功也可以改变物体的内能 D. 物体在竖直向上的拉力作用下匀速上升，物体所受力中，只有拉力对物体做功 C 类型之二　理解内能的概念 【变式2】　[2024·黑龙江](多选)下列关于温度、内能、热量和功的说法正确的是(　BD　) A. 物体温度升高，一定吸收了热量 B. 物体温度升高，内能一定增加 C. 物体内能增加，一定是外界对它做了功 D. 物体吸收热量，温度可能不变 BD 　[2023·扬州]下列与比热容有关的生活现象中，描述正确的是(　B　) A. 沙漠地区昼夜温差小 B. 汽车发动机常用水做冷却剂 C. 在太阳光的照射下，干泥土比湿泥土升温慢 D. “早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照 B 类型之三　比热容的应用 【变式3】　[2024·凉山州]如图所示是四冲程汽油机工作过程中 　压缩　冲程示意图。实际生活中常用 　比热容　(填“密度”“比热容”或“热值”)较大的液体作为汽油机降温的冷却剂。 压缩　 比热容　 　[2022·内江]太阳能是重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器被阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q天然气＝3.5×107J/m3]求： (1)水吸收的热量。 解：(1)水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃＝2.1×107J。 类型之四　热量的计算 (2)该太阳能热水器的效率。 解：(2)热水器吸收8h获得的太阳能： E＝7.0×106J/h×8h＝5.6×107J， 则太阳能热水器的效率： η＝×100％＝×100％＝37.5％。 (3)若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧天然气的体积。 解：(3)天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝2.1×107J； 由Q放＝Vq可知，需要完全燃烧天然气的体积：V＝＝＝0.6m3。 【变式4】　[2024·达州]在标准大气压下，小明用天然气灶将质量1kg的水，从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是 　3.36×105　J。他家天然气热水器的热效率是70％，他某次洗澡，耗水20kg，热水器进水温度是22℃，出水温度是42℃，这次洗澡消耗天然气 　0.075　m3。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q天然气＝3.2×107J/m3] 3.36×105　 0.075　 　[2024·广安]内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30％，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是(q汽油＝4.6×107J/kg)(　B　) A. 图中所示冲程是做功冲程 B. 若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×107J C. 该汽油机在1s内对外做功30次 D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 B 类型之五　了解热机的应用 【变式5】　[2023·南充]某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3 000转，则每秒对外做功 　25　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25％，连续工作1小时需消耗汽油 　0.9　kg。(q汽油＝4.6×107J/kg) 25　 0.9　 1. [2024·宜宾]下列描述中属于扩散现象的是(　A　) A. 桂花花香四溢 B. 雪花漫天飘舞 C. 灰尘空中飞扬 D. 江面雾气弥漫 2. [2024·眉山]热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是(　A　) A. 酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变 B. 铁块很难被压缩，说明固体分子之间不存在间隙 C. 内燃机在做功冲程中，汽缸内气体温度升高，内能增大 D. 内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于沙石的比热容比水的比热容大 A A 限 时 集 训 3. [2022·乐山]下列说法正确的是(　A　) A. “钻木取火”是通过做功来改变物体的内能 B. 内燃机的吸气冲程是将内能转化为机械能的过程 C. 物体的质量越大，比热容越大 D. 0℃的冰没有内能 4. [2024·自贡]下列说法正确的是(　A　) A. 汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能 B. 温度从热量高的物体传递给热量低的物体 C. 0℃冰块的分子不做热运动 D. 沿海地区昼夜温差比沙漠地区小，主要原因是水的流动性好，容易发生热交换 A A 5. [2024·重庆B卷]小丽为妈妈的生日做了一桌美食(如图所示)，下列对美食制作过程说法正确的是 (　A　) A. 锅中冒出的“白气”是水蒸气液化形成的 B. 砂锅煲汤是通过热传递的方式减小内能 C. 冰冻食物在解冻的过程中温度不断降低 D. 食物香气四溢是因为分子之间存在引力 A 6. [2024·内江]汽车发动机散热降温，常用水作为冷却液是因为水的 　比热容　(填“比热容”或“热值”)较大；在汽油机的一个工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是 　做功　(填“做功”或“压缩”)冲程。 7. [2024·宜宾]2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离运输的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 　热值　大。假设汽车在一段平直公路上以恒定功率75kW匀速行驶，速度为108km/h，则汽车所受阻力为 　2500　N。 比热容　 做功　 热值　 2500　 8. [2022·广安]为了“探究不同物质的吸热能力”，在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B，并且用相同的装置加热，如图甲所示。 (1)实验中，可以通过比较 　加热时间　(填“升高的温度”或“加热时间”)来反映两种液体吸收热量的多少。 (2)加热到4min时，液体B的温度如图乙所示，此时温度计示数是 　42　℃。 (3)冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体 　A　(填“A”或“B”)作为供暖物质，其效果更佳。 加热时间　 42　 A　 (4)上述实验中，主要用到的科学探究方法有转换法和 　控制变量　法。 控制变量　 9. [2024·南充]关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是(　B　) A. 甲图中，两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的作用 B. 乙图中，红墨水在热水中比在冷水中扩散得快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关 C. 丙图中，双手互搓取暖是通过热传递方式改变手的内能 D. 丁图中，活塞向下运动，是内燃机的压缩冲程 B 10. [2022·达州]2022年4月28日，君君中午一进家门就激动地喊道：“妈妈快看，太阳好漂亮！”妈妈到阳台往天空一看，原来达州上空出现了漂亮的日晕。日晕，又叫圆虹，是一种大气光学现象。它形成的原因：在高空中有卷层云时，高空中会飘浮着无数由水蒸气 　凝华　(填物态变化名称)成的冰晶，当光线射入卷层云中的冰晶后会发生反射和 　折射　，太阳光被分解成红、黄、绿、紫等多种色光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为晕。 11. [2024·宜宾]电热水壶内装有质量为2kg，温度为20℃的水，加热至沸腾时，水吸收的热量为 　6.72×105　J；电热水壶额定功率为2000W，正常工作时80％的热量被壶内的水吸收，将这壶水烧开需要的时间是 　7　min。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，当地气压为标准大气压] 凝华　 折射　 6.72×105　 7　 12. [2024·遂宁]端午节是我国的传统节日，有吃粽子的习俗，对煮粽子过程中涉及的物理知识描述正确的是(　D　) A. 锅周边“白气”的形成是汽化现象 B. 水沸腾后持续加热，水的温度会继续升高 C. 粽子的内能是通过做功的方式增加的 D. “粽香四溢”说明分子在永不停息地做无规则运动 D 13. [2022·广安]小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其他燃气设备。在标准大气压下，将质量是4kg、初温是25℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是210.65m3，使用后是210.77m3。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q天然气＝4.0×107J/m3]求： (1)水吸收的热量。 解：(1)标准大气压下水的沸点为100℃， 水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(100℃－25℃)＝1.26×106J。 (2)燃气灶正常工作时的效率。 解：(2)由题意可知，消耗的天然气的体积： V＝210.77m3－210.65m3＝0.12m3， 天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq天然气＝0.12m3×4.0×107J/m3＝4.8×106J， 则燃气灶正常工作时的效率：η＝×100％＝×100％＝26.25％。 $$