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第一章 分子动理论与内能
2.内能和热量
(1)知道分子运动的快慢与温度的关系;
(2)了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系;
(3)知道人类改变和利用内能的两种方式;
(4)了解热量的概念;从能量转化的角度认识燃料的热值。
教学目标
“热”是一种能量吗?
它能做功吗?
自古以来,人们就在不断地
寻找与热有关的某种能量。
知1-导
1
知识点
温度与热运动
实验探究:温度对扩散的影响
在一个玻璃瓶中装半杯凉水,另一个相同的玻璃瓶中
装等量的热水,用钢笔分别在凉水、热水中同时滴入
一滴蓝墨水。比较两玻璃瓶中蓝墨水的扩散现象。(如
图所示)
新知探究
知1-导
归 纳
分子的运动跟温度有关,温度越高,分子运动
越剧烈。
我们把分子无规则运动叫做分子的热运动。
知1-导
知1-讲
人们常常把物体内部大量分子的无规则运动,
叫做热运动。
分子热运动是肉眼不能直接看到的。
定义
温度是表示物体冷热程度的物理量。
物体的温度越高,扩散越快,因此温度反
映了物体内大量分子做无规则运动的剧烈
程度。
定义
知1-讲
进入刚装修完的房屋,我们常常会闻到一种刺鼻的气味,这气味主要来自装修材料中的甲醛这种对人体有害的化学物质,能闻到气味则说明甲醛分子在做______________________运动,这种运动会随温度的升高而________(填“加剧”或“减慢”)。
【例1】
加剧
永不停息的无规则
知1-讲
组成物质的分子都在永不停息地做无规则运动,
能闻到甲醛的气味是甲醛分子运动到房间的各处;
分子无规则运动快慢与温度有关,温度越高,分
子的无规则运动就越快。
【解析】
总 结
知1-讲
本题运用转换法,由“刺鼻气味”来认识分子的
运动情况。
知1-练
将复写纸夹在两张白纸之间后放在水平桌面上,再分别取两个盛有等量冷水和热水的相同铝制易拉罐压在纸上。一段时间后,发现纸上留下痕迹的颜色深浅不同。该现象说明( )
A.分子热运动与温度有关
B.分子间存在引力
C.分子间存在斥力
D.分子间有空隙
1
知2-导
分子和足球、孩子是否有相似之处?
2
知识点
内能及其影响因素
问 题
知2-讲
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能
的总和,叫做物体的内能。
定义
单位:焦耳,简称焦,用字母J表示。
知1-讲
要点精析:(1)用类比法理解内能:
知1-讲
(2)用对比法区分内能和机械能:
内能 机械能
概念 分子动能与分子势能的总和 物体动能和势能的总和
实质 与物体内部的分子热运动及相互作用情况有关 与物体的整体运动情况有关,如物体的速度、相对于地面的高度及弹性形变大小等
(3) 理解:一切物体都具有内能。
知1-讲
(1)同一物体,温度越高,分子
热运动越剧烈,内能越大;
(2)同一物体,温度越低,分子
热运动越缓慢,内能越小。
温度
影响因素
质量
物质的种类
物质的状态
下列关于内能的说法中正确的是( )
A.0 ℃以下的物体没有内能
B.体积大的物体一定比体积小的物体内能大
C.内能与物体的温度有关
D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大
【例2】
C
一切物体都有内能,内能与物体的温度、质量、
种类和状态等因素有关。
【解析】
知2-讲
总 结
内能的大小与多个因素有关,仅由某一个因素的
大小无法判断物体内能的大小。如质量大的物体内能
不一定大,温度高的物体内能也不一定大。
知2-讲
下列关于内能和机械能的说法中正确的是( )
A.物体运动越快,物体的内能越大
B.物体举得越高,物体的内能越大
C.物体内能的大小与机械能大小无关
D.物体的内能不可能为零,但机械能可能为零
【例3】
C、D
知2-讲
知2-讲
内能不同于机械能,内能的大小与机械能的大小没
有必然的联系。
内能与物体内部分子热运动和分子之间的相互作用
情况有关,而机械能与物体的机械运动情况有关。
【解析】
总 结
内能只能说“大”或“小”,不能说“有”或
“无”;机械能既可以说“大”或“小”,又可以说
“有”或“无”。
知2-讲
知2-练
关于内能和温度,下列说法正确的是( )
A.0 ℃的冰块内能为零
B.温度高的物体,内能一定大
C.物体内能增加,温度一定升高
D.物体温度升高时内能增加
2
知3-导
3
知识点
物体内能的改变
活塞做功
摩擦生热
实验(一)
实验(二)
归 纳
1. 热传递可以改变物体的内能。
2. 做功可以改变物体内能。
知3-导
你怎样让一段50 cm的铁丝温度升高呢?
1.用火焰加热 2. 太阳晒
3. 用手搓 4. 用手焐
5. 在地上摩擦 6. 用锤子不断敲击
7. 反复弯折 8. ……
将这些方法分两类,说说你分类的原则是什么?
知3-讲
问 题
用温度更高的物体使铁丝温度升高
温度升高的过程,往往伴随着运动
热传递
做功
使铁丝温度升高
1.用火烧
2.太阳晒
4.用手焐
3.用手搓
5.在地上摩擦
6.用锤敲
7.反复弯折
知3-讲
知3-讲
温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,
高温物体温度降低,这个过程叫做热传递。
在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。
定义
知3-讲
1. 热传递可以改变物体的内能。
要点精析:
(1)发生条件:物体间存在温度差。
(2)规律:发生热传递时,高温物体内能减少,低温物
体内能增加。
知3-讲
2. 做功可以改变物体内能。
要点精析:
(1)规律:对物体做功,物体内能会增大;物体对外做
功,内能会减小。
(2)实质:热传递和做功在改变物体内能上是等效的,
即改变物体的内能,既可以通过做功的方式,也可
以通过热传递的方式。
知3-讲
如图所示,将肉片直接放入热油锅里爆炒,会将肉炒焦或炒煳,大大失去鲜味。厨师预先将适量的淀粉拌入肉片中,再放到热油锅里爆炒,炒出的肉片既鲜嫩味美又营养丰富,对此现象说法不正确的是( )
【例4】
D
知3-讲
A.附近能闻到肉香说明了分子在不停地做无规则运动
B.附着在肉片外的淀粉糊有效防止了肉片里水分的蒸发
C.在炒肉片过程中,肉片内能增加主要是通过热传递实
现的
D.在炒肉片过程中,肉片的温度升高,内能不变
总 结
知3-讲
肉片外的淀粉糊减小了肉片中水的蒸发;
炒肉片时,低温的肉片不断从高温的铁锅中吸热,
使自身温度升高,内能增大,慢慢变熟。
知3-讲
下列有关温度、热量、内能的说法,正确的
是( )
A.物体吸收热量,内能一定增加,同时温度
一定升高
B.物体温度升高,不一定吸收热量,但内能
一定增加
C.物体温度升高,内能不一定增加,但一定
吸收热量
D.发生热传递时,热量总是从内能大的物体
传递给内能小的物体
【例5】
B
知3-讲
【解析】
物体吸收热量,内能一定增加,但温度可能不变,如
正在熔化的晶体、正在沸腾的液体,可见A错误。
物体温度升高,内能增加,可能是吸收了热量,也可
能是别的物体对它做了功,可见B正确,C错误。
发生热传递时,热量总是从高温物体转移到低温物体,
而高温物体内能不一定大,可见D错误。
知3-讲
(1)一般地,物体温度(反映分子动能)
改变,内能会发生改变。当物体
温度升高时,内能增大;物体温
度降低时,内能减小。物体温度
不变时,内能可能增大、减小,
还可能不变(与分子势能有关)。
总 结
(3)分析物体内能与温
度的关系时,必须考
虑物体状态的变化。
(4)热量不能用“含有”
来修饰。
(2)物体内能改变时,温度
不一定改变。如冰熔化
(分子势能变大)时,内能
增大,但温度不变;水
结冰时,内能减小,温
度也不变。
小李喜欢喝咖啡,冲调咖啡时总能闻到浓浓的香味。以下关于咖啡的说法不正确的是( )
A.咖啡在变冷的过程中,内能不断增加
B.咖啡在变冷的过程中,以热传递的方式改变了内能
C.咖啡香飘四溢是扩散现象,说明分子在运动
D.咖啡温度越高,分子的热运动越剧烈
知3-练
3
如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃瓶内放一小团硝化棉,迅速下压活塞,硝化棉燃烧。
下列说法正确的是( )
A.迅速向上抽活塞,硝化棉也能燃烧
B.通过此实验可以验证热传递能改变物体的内能
C.硝化棉燃烧,是因为活塞与玻璃筒壁摩擦生热使空气的温度升高
D.硝化棉燃烧,是因为下压活塞的过程中机械能转化为内能,使筒内空气的温度升高
知3-练
4
知4-导
4
知识点
燃料的热值
问 题
目前,人类使用的能量,大部分是怎样获得的?
燃料燃烧
知4-讲
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
常见的燃料有煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴
油和液化气等)、天燃气等,农村还用草木等植物的
秸杆作燃料。
燃料可分为三种:固体燃料、气体燃料、液体燃料。
知4-讲
1 kg的某种燃料完全燃烧所释放的热量。
定义
定义式
燃料完全燃烧所释放的热量(J)
燃料质量(kg)
燃料热值(J/kg)
热值
知4-讲
1. 理解:(1)热值反映了燃料在燃烧过程中,化学能转
化为内能本领的大小。
(2)热值是燃料本身的一种特性,它与燃料的种类有关,
与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
2. 燃料燃烧,将化学能转化为内能。
知4-讲
常见燃料的热值
燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1)
干木柴 1.2×107 酒精 3.0×107 氢气 1.2×107
烟煤 2.9×107 柴油 4.3×107 天然气 1.2×107
无烟煤 3.4×107 汽油 4.6×107 液化石油气 1.2×107
焦炭 3.0×107 煤油 4.6×107
木炭 3.4×107 原油 4.4×107 煤气 1.2×107
知4-讲
【例6】
向酒精灯内添加适量酒精后,燃料的热值与灯内原来的部分相比较( )
A.变大 B.不变
C.变小 D.无法确定
B
【解析】
热值是燃料的一种特性,热值的大小只与燃料的
种类有关。
总 结
知4-讲
热值q与燃烧放热Q、燃料质量m的关系如同
比热容c与热量Q、质量m、温度改变量Δt,
密度ρ与质量m、体积V的关系。
知4-练
近期煤价节节攀升,少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块,不易燃烧)掺在优质煤中高价销售。客户为了不上当,最恰当的方法是检测下列物理量中的( )
A.热值 B.比热容 C.温度 D.质量
1
定义
内能
改变方式
做功
热传递
影响因素
温度
热运动
热量
热值
课堂小结
1. 区别内能与热量的关键点:
内能是属于某个物体的能量,而热量则是热传递过
程中传递的能量,不能说某个物体具有多少热量。
2. 影响内能大小的因素:
温度,物体质量、体积和状态等。
3. 改变物体内能的方法:
做功和热传递。两种方式在改变物体内能上是等效的。
4. 热值是燃料的特性,与燃料的质量、放出热量的多
少、是否完全燃烧等无关,只与燃料的种类有关。
课堂小结
下列过程中,属于做功改变物体内能的例子是( )
A. 用砂轮磨刀,有火星迸出
B. 反复锤打铁片
C. 用柴火把壶中的水烧开
D. 用打气筒给轮胎打气
2
一杯水的温度由30℃降低到10℃,那么,这杯水
的内能怎样变化?
1
3
试计算50 g酒精完全燃烧,能放出多少热量。
当堂作业
4
如图所示,在平底烧瓶内装有少量的水,用打气筒向瓶内打气,观察到许多物理现象,
其中分析错误的是( )
A.往瓶内打气时,外界对瓶
内气体做功
B.往瓶内打气时,瓶内气体内能减少
C.塞子跳出时,看到瓶内有白雾出现,是液化现象
D.塞子跳出时,瓶内气体温度降低
因地球环境被破坏,全球气候普遍变得恶劣。2015年夏天印度某些区域异常狂热,气温高达50 ℃,道路开始熔化,如图所示,太阳暴晒后的路面材料温度急升,材料内能________(填“增大”“减小”或“不变”),这是通过____________的方式改变了材料的内能。
同一物体的内能取决于( )
A.物体的温度 B.物体的颜色
C.物体运动的速度 D.物体离地面的高度
5
6