内容正文:
第五讲 分子热运动 内能及其转化 热机
新课标要求
1.知道常见的物质是由分子、原子构成的。
2.知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点,知道分子动理论的基本观点。
3.举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道物质在不停地运动。
4.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
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考点一:分子热运动
分子动理论 (1)常见的物质是由大量的分子、原子构成的。
(2)一切物质的分子都在 。
(3)分子之间存在引力和斥力
扩散现象 定义 不同的物质在互相 时彼此进入对方的现象叫扩散
影响因素 扩散现象与 有关,且温度越高,扩散得越
分子间作用力 (1)分子之间存在 ,所以固体和液体能保持一定的体积。
(2)分子之间存在 ,所以固体和液体很难被压缩
不停地做无规则运动
接触
温度
快
引力
斥力
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注意:(1)分子的数量级是10-10 m,只能通过电子显微镜观测。肉眼能看到的灰尘、光学显微镜看到的花粉颗粒都不是分子。
(2)扩散也可以发生在气体和液体之间,例如:碳酸饮料;也可以发生在气体和固体之间,例如:放在冰箱的食物串味了。
(3)随着分子间距离增加,引力和斥力都减小了,斥力减小得快,所以当引力比斥力大时,分子间作用力表现为引力。
(4)物体有形状,是因为分子间有引力。例如:清晨看到的露珠之所以是球形,就是因为水分子间存在引力。
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考点二:内能、热量
1.内能及其改变
(1)定义:构成物体的所有分子,其热运动的 与 的总和。
(2)影响因素:质量、 和物态等有关。同一物体,温度越高,内能越 。
(3)改变方法
①热传递(或内能):低温物体吸收热量,内能 ,高温物体放出热量,内能 ,其实质是能量发生 。例:烤火、晒太阳、煮食物等;
②做功:外界对物体做功,物体的内能 ,物体对外界做功,物体的内能 ,其实质是能量发生 。例:搓手使手暖和、压缩气体等;
③做功和热传递在改变物体内能上是 的。
2.热量
(1)定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫热量(Q),热量的单位是焦耳(J)。
(2)与内能的关系:在无外界做功的条件下,物体吸收热量,内能 ;放出热量,内能 。
温馨提示:物体本身并没有热量,不能说某个物体“具有”或“含有”热量,更不能说“比较”两物体热量的多少,只能说物体“吸收”或“放出”了热量。
动能
分子势能
温度
大
增加
减少
转移
增加
减少
转化
等效
增加
减少
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考点三:热机
1.定义:利用内能做功的机械。能量转化:把 转化为 。
2.内燃机包括汽油机和 。
3.工作过程:四冲程内燃机是由 冲程、 冲程、 冲程、
冲程四个冲程组成。在四个冲程中只有 冲程对外做功,其他三个冲程靠飞轮的
完成。
4.内燃机四冲程的判定
进气门 排气门 活塞 能量转化
吸气冲程 关闭 向下 无
压缩冲程 关闭 向上 机械能→内能
做功冲程 关闭 关闭 内能→机械能
排气冲程 关闭 向上 无
内能
机械能
柴油机
吸气
压缩
做功
排气
做功
惯性
打开
关闭
向下
打开
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5.柴油机和汽油机的区别:(1)柴油机顶部是喷油嘴,汽油机顶部是火花塞。
(2)柴油机在吸气冲程只吸入空气,而汽油机吸气冲程吸入汽油和空气混合物。
(3)柴油机是压燃式,而汽油机是点燃式。
6.柴油机的优缺点:优点是效率高、功率大、燃料相对便宜;缺点是笨重、噪声大。
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考点一:分子动理论综合
【典题1】(2024河北邯郸模拟)用微观粒子知识对下列事实解释,错误的是( )
A.花香扑鼻,说明分子在不停地做无规则运动
B.水电解产生氢气和氧气,说明水分子中有氢分子和氧分子
C.气体更容易被压缩,说明分子之间间隙较大
D.金刚石、石墨的物理性质不同,因为碳原子的排列方式不同
【横向拓展1-1】(分子运动辨析)(2024河北石家庄二模)下列是对我国大好河山的描述,其中能说明分子在永不停息地做无规则运动的是( )
A.春天,北方的桃花吐艳
B.炎夏,福建的荔枝满树
C.秋天,新疆的葡萄鲜美
D.严冬,海南的稻花飘香
B
D
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【横向拓展1-2】(用分子动理论解释现象)下列有关分子动理论的说法正确的是( )
A.“破镜难重圆”是因为固体分子间只存在着斥力
B.雾霾天气时空中悬浮大量细微的尘粒,说明分子在做无规则运动
C.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
D.将墨水滴入水中观察扩散现象时,我们看不到墨水分子的运动
通用通法
(1)生活中的很多现象可以用分子动理论的观点来解释,但分子是看不见、摸不到的,人眼所见的运动都不是分子运动。
(2)分子间作用力的判断:引力往往与“分不开”“不易拉伸”“拉不断”“黏住”等现象相联系,斥力往往与“不易压缩”“很难结合在一起”等现象相联系。
D
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考点二:内能
【典题2】下列说法正确的是( )
A.热量也有可能自发地从内能小的物体向内能大的物体转移
B.0 ℃的冰变成0 ℃的水,温度不变,内能也不变
C.铝块的内能增加,它一定吸收了热量
D.温度低的物体内能小
【横向拓展2-1】(改变内能的方法)(2024福建中考)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是( )
A.热水暖手
B.钻木取火
C.搓手取暖
D.擦燃火柴
A
A
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【横向拓展2-2】(内能与温度、热量的关系)关于温度、内能和热量,下列说法正确的是( )
A.物体的温度不变,内能可能变小
B.物体温度降低,它一定放出热量
C.升温较多的物体,吸收的热量多
D.物体内能增加,它一定吸收热量
通用通法
温度、热量、内能的比较
温度 状态量 物体温度升高,内能增加,不一定吸收热量 钻木取火、摩擦生热
热量 过程量 物体吸收热量,温度不一定升高 晶体熔化
内能 状态量 物体内能增加,温度不一定升高 晶体熔化
物体内能增加,不一定吸收热量 钻木取火
A
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考点三:热机
【典题3】(2024山东临沂中考)2024年4月20日,我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会,刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示是内燃机的四个冲程,汽缸内气体的内能最小的是( )
A B C D
D
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【横向拓展3-1】(汽油机原理)4月24日是中国航天日,物理兴趣小组的同学们用饮料瓶自制了火箭模型,如图所示,在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器,按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,纸筒立即飞出,此过程分析正确的是( )
A.瓶口喷入的雾状酒精是气体
B.电火花放电是酒精燃烧的过程,将电能转化为酒精的化学能
C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于汽油机的压缩冲程
D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减少,温度降低
【横向拓展3-2】(汽油机中的能量转化)如图为压缩活塞中的空气使它内能增加,下列选项热机冲程其能量转化与其相同的是( )
A B C D
D
B
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通用通法
(1)根据各冲程的特点确定是哪一个冲程,一般从两个方面突破:
①看进气门和排气门的开、闭。进气门开的为吸气冲程,排气门开的为排气冲程,进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程。
②看活塞的运动方向。活塞向下运动为吸气或做功冲程,活塞向上运动为压缩或排气冲程。
(2)工作过程中能量的转化:压缩冲程中机械能→内能;做功冲程中先是化学能→内能,再是内能→机械能;吸气冲程和排气冲程不发生能量转化。
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