内容正文:
第三讲 热现象及其应用
第2课时 内能与热机
第一部分 声、光、热学
2026重庆物理
《学本课堂》
目
录
1
回归教材 梳理必备知识
2
命题研究 突破核心考点
3
真题自测 评价当堂效果
01
回归教材 梳理必备知识
分子动理论
1. 物质的构成
物质是由极其微小的粒子—— 、 构成的。分子很
小,分子直径常以 m为单位来度量。
分子
原子
10-10
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必备知识一
必备知识二
必备知识三
必备知识四
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2. 分子热运动
(1)扩散:不同的物质在 时彼此进入对方的现象叫作扩
散。它表明了分子 运动和分子之间有 。
(2)分子热运动:由于分子的无规则运动跟 有关,所以这种
无规则运动叫作分子的热运动。温度越高,分子运动越 。
相互接触
在不停地做无规则
间隙
温度
剧烈
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3. 分子间的作用力
(1)分子间的作用力:分子之间存在 ,如被紧压在一起的铅
柱很难被分开;分子之间存在 ,如铁块很难被压缩。分子间的
引力和斥力是同时存在的。
(2)分子动理论:常见的物质是由大量的 、 构成
的;物质内的分子在 做热运动;分子之间存在
和 。
引力
斥力
分子
原子
不停地
引力
斥力
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分子运动和机械运动的区别:分子运动属于微观粒子的运动,肉
眼看不见,如花香四溢、咸菜腌入味等;机械运动是宏观上物体的运
动,肉眼看得见,如扫地时尘土飞扬、风吹树叶摇动等。
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内能及其改变
1. 内能
(1)定义:构成物体的所有分子,其热运动的 与
的总和,叫作物体的内能。内能的单位是 。
(2)影响因素:物质的种类、质量、温度、状态等。
(3)特点:一切物体,不论温度高低,都具有 。物体温度降
低时内能 ,温度升高时内能 。
动能
分子势能
焦耳(J)
内能
减少
增加
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2. 改变物体内能的两种方式
热传递 做功
区
别 实
质 能量的 能量的
示
例 冬天对着手哈气取暖 冬天用力搓手取暖
条
件 存在 ;传递方
向:高温→低温 /
转移
转化
温度差
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热传递 做功
区
别 规
律 物体吸收热量,内能 ;
物体放出热量,内能 外界对物体做功,物体的内
能 ;
物体对外界做功,物体的内
能
联系 热传递和做功改变物体的内能是等效的
增加
减少
增加
减少
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3.热量:在热传递过程中,传递 叫作热量。热量的单
位是 。
热的多少
焦耳(J)
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温度 内能 热量
性质 状态量 状态量 过程量
表述 “升高”“升高到”
“降低”“降低到” “具有”“改变”
“增加”“减少” “吸收”“放出”,
不能用“含有”
联系与区别
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比热容
1. 定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的
质量和升高的温度乘积之 ,叫作这种物质的比热容,用符号c表
示,即c=。单位: 。
比
焦每千克摄氏度[J/(kg·℃)]
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2. 性质:比热容是反应物质自身性质的物理量,其大小与物质
的 有关,与物体吸收或放出的热量、质量、体积、温
度、形状等均无关。
种类和状态
3. 水的比热容较大的应用:生物体调节自身的温度,沿海城市气
温变化小、沙漠昼夜温差大,北方楼房中暖气的介质,汽车冷却剂等。
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热机
1. 定义:利用 的机械叫作热机。
内能做功
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2. 内燃机:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃
机是最常见的一种热机,四冲程内燃机(汽油机或柴油机)通过吸气、压
缩、做功、排气四个冲程的循环进行工作。
四冲程汽油机工作示意图
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(1) 是内燃机唯一对外做功的冲程,其他三个冲程都是
依靠飞轮的 完成的。
(2)一个工作循环,曲轴和飞轮转动 周,活塞往返 次,对
外做功 次。
(3)能量转化:压缩冲程将 能转化为 能,做功冲程
将 能转化为 能再转化为 能。
做功冲程
惯性
2
2
1
机械
内
化学
内
机械
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3. 汽油机和柴油机的区别
(1)汽油机:气缸顶部为 ,点火方式为 ;吸气
冲程吸入 ;效率较低。
(2)柴油机:气缸顶部为 ,点火方式为 ;吸气
冲程吸入 ;效率较高。
火花塞
点燃式
汽油和空气的混合物
喷油嘴
压燃式
空气
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热机的效率
1. 热量的计算
(1)物体在温度变化过程中,吸收或放出的热量计算: 。若不计热量损失,则有Q放=Q吸(热平衡方程)。
Q=cmΔt
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(2)燃料的热值
①定义:某种燃料 放出的热量与其质量之比,用符号
q表示,即q=。单位: 。
完全燃烧
焦每千克(J/kg)
【说明】 对于某些气体燃料,其热值是1个标准状态下该燃料完全
燃烧放出的热量与其体积之比,单位是焦每立方米(J/m3)。
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②性质:热值是燃料本身的一种特性,它只跟燃料的 有
关,与燃料的质量、体积、形状、温度以及是否完全燃烧等无关。
③燃料完全燃烧放出的热量计算:Q放= ;某些气体燃料:
Q放= 。
种类
mq
Vq
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在进行热量的相关计算时,注意题目关键词:“升高(了)”“降低
(了)”描述的是物体温度的改变量,而“升高到”“降低到”描述的是
物体的末温;另外,还要注意在1个标准大气压下将水烧开时,末温最
高只能为100 ℃。
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2.热机的效率
(1)定义:热机工作时,所做有用功与
之比,叫作热机的效率。
(2)公式:η=。因为热机在工作过程中总会有能量损失,
所以任何热机的效率η 1。在热机的能量损失中,废气带走的
能量最多。
(3)提高热机效率的主要途径:减少热机工作中的各种能量损失。例
如使燃料尽可能地充分燃烧;尽量简化机械传动部分并保持良好的润
滑,减小摩擦;合理利用废气的能量等。
燃料完全燃烧放出的热量
<
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02
命题研究 突破核心考点
热现象综合辨析
例1 农历五月初五是我国的传统节日端午节,吃粽子是端午节的
一大饮食习俗。关于煮粽子、吃粽子的过程中涉及的物理知识,下列说
法中错误的是( C )
A. 煮粽子时,粽子的内能增大是通过热传递实现的
B. 闻到粽子的清香,说明分子在永不停息地运动
C. 刚出锅的粽子,不能直接用手拿,是由于粽子含有的热量多
D. 剥粽子时,粽叶与糯米粘在一起,是因为分子之间存在引力
C
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核心考点一
核心考点二
核心考点三
核心考点四
核心考点五
核心考点六
变式1 下列有关温度、内能、热量的说法中,正确的是( D )
A. 物体的温度越高,所含的热量越多
B. 物体内能增大,一定是从外界吸收热量
C. 物体吸收热量,温度一定升高
D. 热传递过程中,内能少的物体可以将热量传递给内能多的物体
D
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核心考点三
核心考点四
核心考点五
核心考点六
变式2 下列现象和推断不符合实际的是( B )
A B C D
B
A. 现象:抽去玻璃板,两瓶中气体都变成红棕色。推断:分子在不停
地做无规则运动
B. 现象:稍用力向上拉玻璃板,弹簧测力计示数变大。推断:分子之
间只有引力
C. 现象:棉花被点燃。推断:外界对物体做功,物体的内能增大,温
度升高
D. 现象:当塞子跳起时瓶口出现白雾。推断:物体对外界做功,物体
内能减小,温度降低
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核心考点六
比热容
例2 下表列出一些物质的比热容,根据表中数据[单位:J/(kg·℃)],下列判断正确的是( C )
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 约0.84×103
砂石 约0.92×103 铜 0.39×103
C
A. 不同物质的比热容一定不同
B. 物质的物态发生变化,比热容不变
C. 质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D. 质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水升高的温度更多
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核心考点一
核心考点二
核心考点三
核心考点四
核心考点五
核心考点六
变式3 探究小组用如图甲所示数字化实验设备探究水和食用油的
吸热本领,装置中的两个试管分别装有100 g水和100 g食用油。根据实
验数据绘制温度随加热时间变化的图像,如图乙所示。[c水=4.2×103
J/(kg·℃)]下列说法不正确的是( B )
B
甲 乙
A. A是水
B. 比热容cA∶cB=3∶2
C. B的比热容cB=2.1×103 J/(kg·℃)
D. 加热3 min,A吸收热量4.2×103 J
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核心考点四
核心考点五
核心考点六
热量的计算
例3 小明在家中用煤气灶将初温为20 ℃、质量为2 kg的一壶水加热到80 ℃。如果煤气完全燃烧放出的热量只有60%被水吸收,则至少需要燃烧 kg的煤气。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107 J/kg]
0.02
变式4 用天然气灶烧水,0.5 m3的天然气完全燃烧放出的热量
为 J,它使100 kg的水从20 ℃升高到70 ℃,则该燃气灶的
效率为 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=7.0×107 J/m3]
3.5×107
60%
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核心考点一
核心考点二
核心考点三
核心考点四
核心考点五
核心考点六
变式5 如图甲所示是一款容积为1 L的电热水壶,它的电路简图如
图乙所示,该壶有“加热”和“保温”两个挡位。额定电压为220 V,
电阻丝R1=R2=48.4 Ω(阻值不随温度变化)。当开关S1、S2闭合时,电
热水壶在 挡工作;在水壶中装满初温为20 ℃的水,不计热量
损失,在1个标准大气压下,将水刚好加热到沸腾,用时 s。[水
的密度是1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
甲 乙
加热
336
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热机及其效率
例4 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,图甲、乙分别是
某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( A )
甲 乙
A
A. 图甲是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B. 由图乙可知该汽油机的效率是30%
C. 汽车尾气中的“汽油味”越
浓燃料燃烧得越不充分,这会
降低燃料的热值
D. 为节能,冬天汽车都会利用
尾气中的余热给车内供暖,该举
措大大提高了燃料的热值
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核心考点五
核心考点六
变式6 1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程
中,火花塞点火,燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体推动活塞对外做
功,则该冲程( B )
A. 是压缩冲程
B. 气体对外做功,内能转化为机械能
C. 活塞依靠飞轮的惯性而运动
D. 气体对外做功,气体的内能增加
B
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核心考点二
核心考点三
核心考点四
核心考点五
核心考点六
变式7 如图所示是某单缸四冲程汽油机的 冲程;若该汽
油机每1秒钟对外做功25次,那么该汽油机飞轮的转速为 r/min。
排气
3 000
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核心考点六
03
真题自测 评价当堂效果
1. (2025·甘孜、阿坝)某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b
两种液体的比热容ca和cb。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸
收相同的热量后,液体a的温度从20 ℃升高到50 ℃,液体b的温度从10
℃升高到70 ℃,a、b两种液体均未沸腾。由此可知( A )
A. ca>cb B. ca<cb C. ca=cb D. ca=3cb
A
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真题自测 评价当堂效果
2. (2025·重庆T10)火锅是重庆饮食文化的一张名片,熬制锅底时,将质
量为2 kg的水加热升高50 ℃,水吸收的热量是 J;锅内的
食材是通过 的方式增加了内能。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
4.2×105
热传递
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命题研究 突破核心考点
真题自测 评价当堂效果
3. (2025·广元)如图所示是我国自行研制的大型客机C919,若它在高空
水平定速巡航飞行10 km消耗的汽油为100 kg,受到的阻力为1.15×105
N,则飞机发动机的热机效率为 ;为节能减排,现设法回收未
利用的能量,若回收的能量占汽油完全燃烧放出能量的21%,可使
kg水的温度升高50 ℃。[汽油的热值为4.6×107 J/kg,c水=
4.2×103 J/(kg·℃)]
25%
4 600
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4. [2023·重庆B卷T20节选]李老师桌上有一张老式加热鼠标垫(内有一根
加热电阻丝),如图所示,鼠标垫质量为200 g,规格为“5 V 5 W”。
忽略温度对电阻的影响。鼠标垫正常工作10 min,温度升高7 ℃,若此
过程中热损失为30%,估算鼠标垫的比热容。
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解:鼠标垫工作过程中,吸收的热量:
Q吸=ηW=ηPt=(1-30%)×5 W×10×60 s=2 100 J,
鼠标垫的比热容:c==1.5×103 J/(kg·℃)。
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本讲内容结束
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