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第十一单元
内能 内能的利用
第25课时 比热容 内能的利用
目录
CONTENTS
课时思维建构
1
知识点梳理
2
课堂检测
3
01
课时思维构建
02
知识点梳理
1.比热容:一定 的某种物质,在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或降低)的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容,常用字母 来表示。
2.比热容的单位:比热容的单位是 ,符号是
。
3. 比热容的物理意义:描述物质吸热或放热能力的物理量。
质量
c
焦每千克摄氏度
J/(kg·℃)
易错警示 水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃),它表示的物理意义是:每千克的水温度升高(降低)1℃时,吸收(放出)的热量是4.2×103J。
4. 计算公式:c= ,其中c表示比热容,Q表示吸收或放出的热
量,m表示质量,Δt表示温度变化量。
5. 变形公式:Q= ,m= ,Δt= 。
6. 影响因素:比热容是物质的一种特性,只与物质的 和
有关,与质量、体积、温度、密度、吸热、放热、形状等无关。
7. 水的比热容大的现象和应用:作冷却剂、早春灌水护苗、内陆地区温
差比沿海地区大等。
cmΔt
种类
状态
例1 (2024·长沙模拟)汽车发动机工作时燃料直接在气缸内燃烧,给汽车提供动力的同时会产生大量的热,人们利用水的循环给它散热降温,主要是因为水的 大;初温为20℃、质量为1kg的水,吸收2.52×105J热量后温度将升高 ℃。[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]。
比热容
60
例2 为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
(1)安装实验器材时,应按 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行。
(2)实验中选取质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,这种物理研究方法叫作 。
自下而上
控制变量法
(3)实验中,两种液体吸收热量的多少可通过 (选填“液体升高的温度”或“加热时间”)来比较。
(4)加热到6min时,液体B的温度如图乙所示,此时温度计示数是 ℃。
加热时间
35
例2 为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
(5)通过图丙所示图像信息可知,质量相同的液体A和液体B,加热相同的时间,液体 的温度变化较大,说明液体 的吸热能力较强。
(6)根据图丙所示图像信息可知,液体B第2min的内能 (选填“大于”“小于”或“等于”)第6min的内能。
B
A
小于
例2 为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
1. 热机:利用 做功的机械叫作热机。
2. 热机的能量转化过程:燃料的 能转化为 能,最后转化为 能。
3. 内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,分为汽油机和柴油机。
内能
化学
内
机械
冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
示意图
能量转化方式 无 能转化为 能 能转化
为 能 无
工作循环 ①在汽油机的一个工作循环中,要完成4个冲程,活塞往复运动2次,曲轴转动2周,对外做功 次; ②只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程都是依靠飞轮的 完成 机械
内
内
机械
1
惯性
4. 汽油机的四冲程及特点
5. 汽油机和柴油机的比较:
发动机类别 汽油机 柴油机
气缸顶部 火花塞 喷油嘴
吸入气体 汽油和空气的混合物 空气
点火方式 点燃式 压燃式
例3 如图所示为四冲程内燃机工作示意图,若该汽油机的转速是1800r/min,下列说法正确的是( C )
C
A. 一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁
B. 该汽油机每秒钟完成60个冲程,对外做功30次
C. 丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D. 丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
1. 燃料的热值:我们把某种燃料 放出的热量与其质量之
比,叫作这种燃料的热值(“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽,若1kg的
燃料没有完全燃烧,放出的热量比计算出的结果要小)。用字母 表
示。热值的单位: (固体、液体)或 (气体)。
2. 计算公式:Q放= (固体和液体)= (气体)。
3. 热值的影响因素:热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的
有关,与燃料的质量、体积、温度以及是否完全燃烧等无关。
4. 热机效率:在热机中,用来做有用功的那部分能量跟
所放出的能量之比叫作热机的效率(η)。
完全燃烧
q
J/kg
J/m3
qm
qV
种类
燃料完全燃烧
5. 热机效率公式:η= 。(热机的效率总是 1)6. 提高热机效率的措施:
①提高燃料的利用率;
②通过不断改进和创新,减少各种能量损失;
③利用废气的能量等。
×100%
小于
例4(2023·益阳)如图所示为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。
(1)若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少?
(2)水吸收的热量是多少?
解:(1)固体酒精完全燃烧放出的热量:Q放=q酒精m
酒精=1.5×107J/kg×40×10-3kg=6×105J。
解:(1)固体酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=q酒精m酒精=1.5×107J/kg×40×10-3kg=6×105J。
(2)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J。
解:(3)固体酒精炉的热效率:
η=×100%=×100%=35%。
(4)固体酒精不能完全燃烧,而且加热过程中有热量的损失,
使得固体酒精炉热效率不高。
例4(2023·益阳)如图所示为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。
(3)小明测得固体酒精炉的热效率是多大?
(4)请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。
1. 能量的转化:在一定条件下,各种形式的能量是可以相互转化的。
2. 能量守恒定律:能量既不会凭空 ,也不会凭空 ,它
只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到其他
物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量 。
消灭
产生
转化
转移
保持不变
知识迁移 能量的转移和转化具有方向性。
例5 如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片,分析图片后得到小球弹起
的高度逐渐降低,同时小球会变热,这是因为小球在弹跳过程中有一部
分 转化为内能,而能量的总量 (选填“增大”“减
小”或“不变”)。
机械能
不变
例6 (2024·湖南)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是
( C )
A. 电烤炉取暖,是电能转移到人体
B. 钻木取火,是内能转化为机械能
C. 中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D. 用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
C
03
课堂检测
1.(2022·邵阳)湿地被称为“地球之肾”,能调节空气的湿度和温度,其中能调节温度主要是因为水的( A )
A. 比热容大 B. 密度大
C. 流动性大 D. 热值大
2.(2022·益阳)下列能量转化或转移的情景中,属于能量转移的是
( B )
A. 燃料燃烧时放热 B. 用热水袋取暖
C. 钻木取火 D. 电动机带动水泵把地下水送到地面
A
B
3. 根据如图所示的天气状况和地表环境信息,推断昼夜温差最小的是
( D )
A B C D
D
4.(2022·长沙)如图所示,在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,
把活塞迅速压下去,看到的现象是 。这是因为活塞
压缩空气,使空气的内能 ,温度升高。这一过程与内燃机工作
的 冲程原理相同。
硝化棉燃烧起来
增大
压缩
5.(2024·常德模拟)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的
效率。将1kg的水从20℃加热到60℃,消耗了0.01m3天然气(假设天然气
完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为
4×107J/m3。求:
(1)水吸收的热量。(2)天然气完全燃烧放出的热量。
解:(1)水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=
4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(60℃-20℃)=1.68×105J。
(2)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=4×107J/m3×0.01m3=4×105J。
5.(2024·常德模拟)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的
效率。将1kg的水从20℃加热到60℃,消耗了0.01m3天然气(假设天然气
完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值为
4×107J/m3。求:
(3)燃气灶烧水时的效率。
(4)请你联系生活,提出一条提高燃气烧水效率的方法。
解:(3)燃气灶烧水时的效率:η=×100%=×100%=42%。
(4)可以增加送氧量,使天然气充分燃烧(合理即可)。