第十三章内能、第十四章内能的利用知识点 2023-2024学年人教版九年级全一册物理 讲义

第十三章 内能
分子热运动
1. 分子：保持物质原来性质不变的最小微粒，分子很小，直径大约10-10m。分子数目巨大。
2. 扩散：不同的物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。扩散现象等大量事实表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
3. 影响扩散快慢的主要因素：温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，扩散就越快。 由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子热运动。
4. 分子间作用力：分子间同时存在引力和斥力。分子间距决定了分子间的作用力，从而决定了固体、液体和气体的特征。
5．分子动理论：常见的物质是由分子、原子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。
内能
1. 分子具有动能：分子在永不停息地做无规则运动，一切运动的物体都具有动能，那么分子也具有动能。扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，分子的运动跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子具有的动能也就越大。
2. 分子具有势能：相互吸引或排斥的分子应该也具有势能。
3. 物体的内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳（J）。所有的物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能。
4. 内能的影响因素：（1）同一个物体，温度越高，内能越大；（2）温度一定时，物体的质量越大，内能越大；（3）同一物体，状态不同时所具有的内能也不同。
5.改变物体内能的方法：（1）热传递可以改变内能 发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能增加。在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量（Q），热量的单位是焦耳（J）。热传递的本质：内能从一个物体转移到另一个物体。热传递条件：物体之间存在温度差。（2）做功可以改变内能 对物体做功，内能增加，温度升高。物体对外做功，内能减少，温度降低。 做功改变内能的本质：机械能与内能的相互转化。
比热容
实验探究：比较不同物质的吸热能力
实验方法：①控制变量法，②转换法（加热时间的长短反映吸收热量的多少）
实验中注意的问题：①应控制水和食用油的质量相等、初温相等，②物质吸收热量的多少用加热时间的长短来度量
实验结论：①不同的物质，在质量相等、升高温度相同时，吸收热量不同，②水的吸热能力更强；③物体吸收热量的多少，不仅与物体的温度变化、质量有关，还与物质种类有关。
2．比较比热容的方法：
①质量相同，升高温度相同，比较加热时间长短；加热时间越长，吸收热量多，比热容大。
②质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度；温度升高慢，比热容大。
3. 比热容定义：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比，叫做这种物质的比热容。比热容表示物质吸热（或放热）能力的物理量。符号：c，单位：J/(kg·℃)，读做：焦耳每千克摄氏度。 c 水= 4.2×103 J/(kg · ℃) 的物理意义：1 kg水温度升高或降低1 ℃吸收或放出的热量是4.2×103 J。
4. 比热容公式：Q＝cm△t c＝ m＝ △t＝
Q——热量——焦耳（J）；c——比热容——焦耳每千克摄氏度（J/(kg·℃)）；m——质量——千克（kg）；t——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）
由公式Q＝cm△t可知：物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容、质量和温度变化量这三个因素决定的。
5.比热容的特点：①比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容，不同物质的比热容一般不同，可以粗略鉴别物质。②比热容的大小，只取决于物体本身及状态，与质量大小，温度高低，吸放热多少，都没有关系。 ③对于同一种物质，比热容的大小与物质的状态有关。 ④物质的比热容越大。吸热本领越强，其温度越不容易改变。
第十四章 内能的利用
第1节热机
1. 热机：利用内能做功的机械，把内能转化为机械能。
2. 内燃机：燃料在气缸内燃烧生成高温高压的的燃气,使燃气推动活塞做功的机器。分类：汽油机、柴油机。
3. 内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
4.汽油机工作过程：
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合气体从进气门吸入气缸；
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。
③做功冲程：在压缩空气结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴、飞轮转动，内能做功。
④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
5.在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，对外做功1次。
6. 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
7.压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是由内能转化为机械能。
8.柴油机：构造与汽油机类似，每一个工作循环也是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。
9.汽油机和柴油机的区别：①结构不同：汽油机汽缸顶部是火花塞，柴油机是喷油嘴。②吸气冲程不同：汽油机吸入汽缸的是汽油与空气的混合物，柴油机吸入气缸里的只有空气。③点火方式不同：汽油机利用火花塞点燃燃料，是点燃式；柴油机是压燃式。
第2节热机的效率
1.热值的定义：某种燃料完全燃烧放出的热量Q与其质量m之比，叫做这种燃料的热值。使燃料的化学能转化为内能。用符号q表示。
2.单位：固体燃料的热值的单位是（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。热值只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。
3.公式： ①Q＝qm m= q=
其中Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。
②Q＝qV V= q=
其中Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。
4.物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：在数值上等于1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
5.热机的效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的热量之比，叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。
6公式： Q总= Q有用= Q总η
由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。1．
7. 提高热机效率的方法：①尽量使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③合理利用散热。④加润滑油，减少因克服摩擦而做的额外功。
第3节热量的转化和守恒
1. 能量的转化——能量形式发生改变——做功/燃烧（功是能量转化的量度）
能量的转移——能量形式未发生改变——热传递
注：能量的转化/转移具有方向性。内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不会自发地由低温物体向高温物体转移。
2. 能量守恒定律：大量事实表明：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
3. 永动机是不可能实现的的原因是违背了能量守恒定律。