内容正文:
内能
知识精讲·夯基础
考点1
内能
1. 热运动:构成物质的分子永不停息地做无规则的热运动。①
越高,分子无规则热运动就越剧烈。
注:分子热运动和机械运动是不同的。分子热运动肉眼是看不见的。
温度
2. 内能和热量
项目 内能 热量
定义 物体内部所有分子热运动的动能
和势能的② ,叫作物体
的内能(一切物体,不论温度高
低,都具有内能) 在热传递过程中,传递内
能的多少叫作热量
单位 单位为焦耳,符号为J
影响
因素 温度和质量等 —
总和
特点 内能是状态量,一般用增加或减
少来表示 热量是过程量,在描述中
一般说吸收或放出
联系 在热传递过程中,可以用热量来量度内能的变化。物体从
外界吸收多少热量,内能就③ 多少;物体向外界
放出多少热量,内能就减少多少
增加
3. 改变内能的两种方式
类型 热传递 做功
实质 内能的④ 过程 内能与其他形式的能之间的⑤ 的过程
条件 存在温度差 外界对物体做功,物体的内能
⑥ ;
物体对外界做功,物体的内能
⑦
联系 做功和热传递对改变物体内能的效果是相同的
转移
转化
增加
减少
考点2
比热容和热值
1. 比热容
(1)定义:单位质量的某种物质,温度升高1 ℃所吸收的热量叫作这种物质的比热容。用符号c表示。
(2)单位:焦/(千克·℃)[J/(kg·℃)]。
(3)理解:比热容是物质的一种特性,只与物质的⑧ 和状态
有关。
(4)热量的计算:Q=⑨ (Δt表示初、末状态温度的变化量)。
(5)水的比热容大的应用:调节气温(人工湖)、取暖(水作为传热介质)等。
种类
cmΔt
2. 热值
(1)定义:1千克某种燃料⑩ 时放出的热量,叫作这种燃料的
热值。用符号q表示。
(2)单位:焦/千克(J/kg)或焦/立方米(J/m3)。
(3)理解:热值只与燃料的⑪ 有关。
(4)热量的计算:Q=qm(固体、液体);Q=qV(气体)。
完全燃烧
种类
考点3
热机
1. 热机的工作原理
燃料的化学能 内能 机械能
2. 汽油机的工作过程及特点
项目 ⑫
冲程 ⑬
冲程 ⑭
冲程 ⑮
冲程
图示
进气门开闭情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门开闭情况 关闭 关闭 关闭 打开
吸气
压缩
做功
排气
活塞运
动方向 向下 向上 向下 向上
能量转化 — ⑯
能转化为⑰
能 ⑱ 能
转化为
⑲
能 —
工作情况 四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程,飞轮转2
圈,活塞往复运动2次,对外做功1次
机械
内
内
机械
3. 热机的效率
(1)定义:热机工作时,用来做⑳ 的能量与燃料㉑
放出的能量之比。
(2)公式:η=㉒ 。
(3)提高热机效率的途径
①使燃料尽可能完全燃烧。
②减少燃烧过程中的热损失。
③尽量简化机械传动部分。
④选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少能量损失。
有用功
完全燃烧
×100%
随堂训练
露天燃烧秸秆会严重污染环境。若将秸秆制成“秸秆煤”可提高
秸秆的利用率,秸秆煤的热值为2.1×107 J/kg,完全燃烧10 kg的秸秆煤
可放出 J的热量;在标准大气压下,若这些热量的30%被质
量为 250 kg、初温为20 ℃的水吸收,则水温能升高到 ℃。[c水=
4.2×103 J/(kg·℃)]
例
2.1×108
80
【方法指导】热效率的相关计算
考点分点·基础练
考点1
内能
1. (2024·上海改编)下列情境中能反映分子在不断运动的是( B )
A. 漫天沙尘 B. 花香四溢
C. 落叶纷飞 D. 细雨绵绵
B
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2. (2024·浙江6题)如图所示,取一个配有活塞的厚玻璃筒,选择一团可燃
物置于筒内,压下活塞。为了使可燃物更易燃烧,关于所选可燃物的着
火点及对活塞的操作正确的是( C )
A. 着火点低,缓慢下压
B. 着火点高,缓慢下压
C. 着火点低,快速下压
D. 着火点高,快速下压
C
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3. (2025·杭州上城区一模)葱包桧是杭州传统特色小吃,其制作方法是将
油条和葱段裹在薄饼中,如图所示在铁锅上压扁烤制而成,关于葱包桧
制作过程,下列说法错误的是( A )
A. 葱包桧的温度越高,所含热量越多
B. 葱包桧主要是通过热传递的方式改变其内能
C. 用工具将薄饼压扁,说明力可以改变物体的形状
D. 远处闻到葱包桧的香味,说明分子不停地做无规则
运动
A
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4. 2025年10月31日,搭载“神舟二十一号”载人飞船的“长征二号F遥二
十一”运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。2025年11月14日16时40
分,“神舟二十一号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。
(1)火箭加速升空过程中,将燃料燃烧产生燃气的 能转化为火箭的
机械能。
(2)返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦,表面温度急剧升高,这是通
过 的方式改变内能。
内
做功
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考点2
比热容和热值
5. (2025·湖北)某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收
太阳更多的能量,科研人员指导农户用水墙替换土墙,如图。这是利用
水比土有更大的( A )
A. 比热容 B. 密度
C. 电阻 D. 质量
A
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6. 将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后,放置在上表
面平整的冰块上。经过一定时间后,冰块形状不再变化时的情景如图所
示。则三块金属的比热容最小的是 。
甲
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7. 《天工开物》中详细记载了火井制盐的过程。文中大意是古人利用火
井中天然气燃烧产生的热量通过如图所示的卤井使釜中卤水(含盐的水)滚
沸,从而提取盐。请回答下列问题:
(1)食用盐的熔点是801 ℃,它是 (填“晶体”或“非晶体”)。
晶体
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(2)3 m3天然气完全燃烧放出的热量为多少?(q天然气取4.2×107 J/m3)
解:(2)3 m3天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq天然气=3 m3×4.2×107 J/m3=1.26×108 J。
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(3)已知卤井的热效率为30%,卤水的比热容取4.2×103 J/(kg·℃)。若
3 m3天然气通过卤井给卤水(含盐的水)加热,则可使多少千克卤水的温度从
20 ℃升高到65 ℃?
解:(3)已知卤井的热效率为30%,由η=×100%得卤水吸收的热量
Q吸=ηQ放=30%×1.26×108 J=3.78×107 J,
由Q吸=cm(t-t0)可得卤水的质量
m===200 kg。
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考点3
热机
8. 光发动机可用于卫星的能源补充,原理如图所示。密闭气室中N2O4在
光照下会被分解,使气室气压增大,推动活塞右移,无光条件下发生逆
反应,控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的
( C )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
C
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9. (2022·宁波17题)单位质量的气体物质,在体积不变的条件下温度升高
1 ℃ 所吸收的热量称为该气体的定容比热,已知氦气的定容比热为3 100
J/(kg·℃)。如图所示,质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内,汽
缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定,当氦气的温度从
20 ℃升高到30 ℃时,氦气吸收的热量是 J。撤去固定活塞AB的
力,氦气推动活塞做功,这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机
的 冲程相同。
620
做功
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10. 王力同学自己动手在家做实验,水壶嘴上有一个能够绕轴活动的金属
片(如图1所示),水没有开的时候,金属片将壶嘴盖住,水烧开的时候,
“热气”总是将壶嘴盖(金属片)冲开。
图1
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(1)王力同学联想到课本介绍的汽油机,一个工作循环包含四个冲程,图
中“热气”冲开金属片现象中的能量转化情况相当于图2中的图 。
丙
(2)一单缸四冲程汽油机,若该汽油机的转速为600 r/min,做功冲程一次
对外做功大约是1 500 J。那么这台汽油机的功率为 W。
7.5×103
图2
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综合考点·提升练
11. 家用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图甲
所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图乙、丙所示的情景通常分别
发生在( A )
A. 白天、夜晚 B. 夜晚、白天
C. 白天、白天 D. 夜晚、夜晚
甲
乙
丙
A
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12. (2024·浙江15题)某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如
图,A、B两点等高)。忽略摩擦及空气阻力,小滑块由静止滑下,下列说
法错误的是( B )
A. 小滑块下滑过程中机械能守恒
B. 小滑块上升过程中内能不断增加
C. 小滑块从A点静止滑下,能到达B点
D. 小滑块起始位置越高,到达斜面底端速度越大
B
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13. 小明在海边玩耍,感觉沙滩上的沙子很热,海水却比较凉爽。某天,
他从6时到22时对沙子和海水的温度进行了测量,绘成的温度随时间变化
图像如图所示。下列分析错误的是( B )
A. 早晨6时,海水的温度比沙子高
B. 6时到14时,沙子吸收的热量比海水多
C. 14时到22时,海水降低的温度比沙子小
D. 利用此图像可以比较海水和沙子的比热容大小
B
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14. 小李用相同的酒精灯分别加热质量均为100 g的水和甲液体,4 min内
各消耗酒精1 g,用得到的实验数据绘制出了如图所示的图像。相同时间
内两液体吸收的热量相等,q酒精=3×107 J/kg;c水=4.2×103 J/(kg·℃)。
下列说法正确的是( C )
A. 甲液体和水升高相同的温度时,甲液体比水吸收的热量更多
B. 甲液体在4 min内吸收的热量为3×104 J
C. 甲液体的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)
D. 酒精灯的加热效率为42%
C
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15. (2025·巴中)土灶(如图甲)是我国古代劳动人民智慧的结晶,它通常以
木柴、秸秆为燃料。目前,我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结
构如图乙所示,木柴添加通道与烟囱相连,通风通道与木柴添加通道通
过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶(如图丙
和丁)。
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(1)为使木柴充分燃烧,移动式土灶设计更合理的是 (填“丙”或
“丁”)。
丁
(2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是 。
A. 有利于可燃物充分燃烧
B. 有利于冷热空气形成对流
C. 有利于提高可燃物的热值
D. 有利于排出气体和烟尘
C
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(3)1 kg干木柴在土灶中完全燃烧,可以让铁锅里2 kg的水温度升高
50 ℃,则土灶的烧水效率为 %。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q干木柴
取1.2×107 J/kg]
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