(共16张PPT)
12.2 热量与热值
早预习 新知梳理 01
一、热量
1.定义:在物理学中,把物体在热传递过程中 的多少叫做热量。
2.单位与符号:用符号 表示。在国际单位制中,热量
的单位是 。
内能改变
Q
焦耳
3.物体吸收或放出的热量与质量和温度的关系:当物体温度升高或者降低时,它吸收或放出的热量与物体 的大小、
多少成正比。
二、燃料的热值
1.定义:在物理学中,把某种燃料 燃烧时所放出的
与燃料 (或 )之比,叫做这种燃料的热值。
2.单位与符号:热值用符号 表示;液体、固体燃料的
热值单位是 ,气体燃料的热值单位是 。
质量
温度变化的
完全
热量
质量
体积
q
J/kg
J/m3
3.计算公式:固体或液体燃料Q= ,气体燃料Q= ,其中Q是燃料完全燃烧释放的热量,m是固体或液体燃料的质量,V是气体燃料的体积。
4.热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、状态以及是否完全燃烧无关。
qm
qV
析要点 以练代讲 02
知识点一 热量
典例1 以下关于同一物体的内能、热量、温度的说法正确的是( )
A.物体内能增加,温度一定升高
B.物体温度升高,一定吸收了热量
C.物体温度升高,内能一定增加
D.物体内能增加,一定吸收了热量
C
知识点二 热值的概念
典例2 关于燃料及其热值,下列说法中正确的是( )
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
C
方法技巧
1.意义:热值表示在燃料完全燃烧时放热本领的大小,热值大,反映这种燃料放热本领强。
2.特性:热值是燃料本身的一种特性,同种燃料的热值是不变的。
3.规避“两个失误点”
(1)热值大的燃料燃烧,放出热量不一定多。
(2)不能说热值与放出热量成正比,与燃料质量成反比。
知识点三 热值的计算
典例3 一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×
106 J,这些能量相当于完全燃烧550 g的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg。如果用掉一半后,干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
不变
典例4 北京冬奥会主火炬以“微火”取代熊熊燃烧的大火,
“微火”由清洁氢能源作为燃料供给,每小时消耗氢燃料约为1.2 m3,每小时消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量为
J,若这些热量全部由焦炭提供,则需要完全燃烧
kg焦炭。(q氢气=1.26×107 J/m3,q焦炭=3.0×107 J/kg)
1.512×107
0.504
方法技巧
在利用Q=mq或Q=Vq及其变形公式计算时,质量的单位一定是千克(kg),体积的单位一定是立方米(m3)。
精评价 课堂反馈 03
1./ 知识点一 /关于热量,下列说法正确的是( )
A.热水比冷水含的热量多
B.一大桶水比一小桶水含的热量多
C.一个物体内能越多,它具有的热量越多
D.热量是热传递过程中物体内能的改变量
D
2./ 知识点二 物理学与社会发展 / 2024年9月6日,长征六号遥十一运载火箭在太原卫星发射中心发射成功。火箭采用航空煤油作燃料,是因为航空煤油具有较大的( )
A.沸点 B.热值 C.燃点 D.熔点
B
3./ 知识点二 / 关于燃料的热值,下列说法正确的是( )
A.容易燃烧的燃料,热值一定大
B.燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
C.1 kg煤的热值是2 kg煤的热值的一半
D.木炭的热值大于煤的热值,燃烧木炭放出的热量一定比燃烧煤放出的热量多
B
4./ 知识点三 教材样板题 / 已知干木柴的热值为1.2×
107 J/kg,焦炭的热值为3.0×107 J/kg,如果完全燃烧干木柴与完全燃烧焦炭放出的热量相等,则干木柴的质量与焦炭的质量之比是( )
A.2∶5 B.5∶2 C.4∶1 D.1∶4
B
5./ 知识点一 / 在“探究水的吸热与其温度变化、质量的关系”实验中,小明用完全相同的两套装置对水(初温均为
20 ℃)加热,如图所示。当两杯水的温度都达到45 ℃时,可以粗略判断两套装置中水吸收的热量较多的是 ;若给两杯水加热相同时间,则两套装置中水温升高较多的是 。(均选填“甲”或“乙”)
甲
乙
6./ 知识点一、三 / 氢燃料具有清洁无污染、效率高等优
点,被认为是21世纪最理想的能源,q氢=1.4×108 J/kg。求:
(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
解析:(1)0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放=m氢q氢=0.3 kg×1.4×108 J/kg=4.2×107 J。
答案:(1)4.2×107 J
(2)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率做匀速行驶,如果
0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间
答案:(2)300 s(共20张PPT)
第2课时 比热容的应用
早预习 新知梳理 01
一、比热容的应用
水的比热容比较 ,相同质量的水和其他物质比较,吸收或放出相同的热量,水升高或降低的温度少,所以水可以起到调节气温的作用。升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多,所以日常生活中常用水来降温或取暖。
大
二、热量的计算
1.吸热公式:Q吸=cm(t2-t1)。放热公式:Q放=cm(t1-t2)。
2.公式中t2表示变化后的温度,t1表示原来的温度。
3.若用Δt表示物体温度的变化量,则吸放热公式可变形为Q=
cmΔt。
析要点 以练代讲 02
知识点一 比热容的应用
典例1 下列与比热容有关的生活现象,描述正确的是( )
A.沙漠地区昼夜温差小
B.汽车发动机常用水作冷却剂
C.在太阳光的照射下,干泥土比湿泥土升温慢
D.“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区
的生活写照
B
典例2 夏日晴朗的白天,在太阳光照射下,某海边城市陆地与海面之间空气流动示意图(如图中箭头表示空气流动方向)合理的是( )
D
方法技巧
白天,在太阳照射下,海洋和陆地的温度都升高,由于水的比热容大,吸收相同的热量,海洋温度升高慢,所以陆地的气温高,气压低,风从海洋吹向陆地;晚上,温度都降低,水的比热容大,放出相同的热量,海洋温度下降慢,所以海洋的气温高,气压低,风从陆地吹向海洋。
知识点二 热量的计算
典例3 在标准大气压下,把一壶质量为2 kg,温度为25 ℃的
水,加热到80 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
(1)求水升高的温度。
解析:(1)水升高的温度
Δt=t2-t1=80 ℃-25 ℃=55 ℃。
答案:(1)55 ℃
(2)求水吸收的热量。
解析:(2)水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×55 ℃=4.62×
105 J。
答案:(2)4.62×105 J
(3)接着再继续加热,若水又吸收了 2.52×105 J的热量,求水的末温。
答案:(3)100 ℃
方法技巧
1.物质吸热或放热的多少跟物质的比热容、质量和温度变化有关。计算热量的公式Q=cmΔt(Δt是变化的温度,即物体吸热时表示升高的温度,物体放出热量时表示降低的温度)。
2.热平衡方程:Q吸＝Q放(在没有热损失时适用)。
典例4 物理学与社会发展 我国自主研发建造的“深海一号”超深水大气田具备远程遥控生产能力的超深水半潜式生产储油平台。若“深海一号”一期工程年产天然气3×109 m3,则这些天然气完全燃烧可以放出的热量为多少焦耳 若这些热量由完全燃烧煤来提供,则需要消耗多少千克的煤 (q天然气取3.6×
107 J/m3,q煤取3.0×107 J/kg)
答案:1.08×1017 J 3.6×109 kg
易错辨析
例 在标准大气压下,完全燃烧10 dm3天然气,忽略热量损失。可以使质量为2 kg、初温为30 ℃的水升高 ℃。[c水=
4.2×103 J/(kg·℃),q天然气=8.4×107 J/m3]
70
易错警示
水沸腾时温度不再升高。
精评价 课堂反馈 03
1./ 知识点一 / 下列实例中,没有应用“水的比热容大”这一特性的是( )
A.沿海地区的气温变化比内陆地区的气温变化小
B.夜间,在秧田里灌水保温
C.冬天北方菜窖里放几桶水,以防窖内的菜被冻坏
D.有些城市在小区建造人工湖调节气温
C
2./ 知识点一 / 如图所示是某沿海城市和某内陆城市一年内气温随月份变化的图线。下列说法正确的是( )
A.实线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较小
B.实线是内陆城市的气温图线,因为砂石的比热容较大
C.实线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较小
D.实线是沿海城市的气温图线,因为水的比热容较大
A
3./ 知识点一、二 / 香山湖公园不仅风景优美,其中的人工湖还能有效调节其周围环境的气温,这是由于水的 大。假设人工湖湖水的质量是1.0×108 kg,若水温度升高2 ℃,则湖水吸收的热量为 J。如图所示是西安和珠海两地的气温情况,请根据两个地方的气温变化情况判断城市 .
(选填“甲”或“乙”)是珠海。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
比热容
8.4×1011
甲
4./ 知识点二 / 水的比热容是4.2×103 J/(kg· ℃),将质量为10 kg的水从30 ℃加热到80 ℃,需要吸收的热量是
J,如果将水倒去一半后,剩余水的比热容为
J/(kg· ℃)。
2.1×106
4.2×103
5./ 知识点二 / 小明同学用他家的天然气灶将质量为2 kg,初温为15 ℃的水加热到95 ℃,水吸收的热量是 J;
若此过程的热效率为40%,则此过程消耗天然气 m3。
[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气热值取4.2×
107 J/m3]
6.72×105
0.04
6./ 知识点二 / 将210 g的金属块加热到232 ℃,迅速投到440 g、12 ℃的冷水中,达到平衡后水温升高到32 ℃,(不计热损失)求:
(1)水吸收的热量。[水的比热容为c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
解析:(1)水的质量m水=440 g=0.44 kg,
水吸收的热量Q吸=c水m水(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×
0.44 kg×(32 ℃-12 ℃)=3.696×104 J。
答案:(1)3.696×104 J
(2)金属的比热容。
答案:(2)0.88×103 J/(kg·℃)(共18张PPT)
核心素养专题三
热学综合计算
类型一 热量的计算
1.质量均为0.5 kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,c水>c液,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)。下列说法中正确的是( )
A.乙物质是水
B.0～12 min乙温度降低了20 ℃
C.0～12 min甲放出了8.4×104 J的热量
D.乙物质的比热容为2.1×103 J/(kg·℃)
D
2.用两个相同的加热器给初温相同,质量同为2 kg的物质甲和水加热,它们的温度随时间的变化关系如图所示,由图可知,甲物质的比热容 (选填“小于”“等于”或“大于”)水的比热容;甲物质加热10 min吸收的热量为 J,甲物质的比热容是 J/(kg·℃)。[水的比热容c=
4.2×103 J/(kg·℃)]
小于
2.52×105
2.1×103
3.小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为20 g,烧杯中水的质量为200 g,初温为25 ℃,点燃酒精,当水温升高到45 ℃时,立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q=
J。他想利用Q吸=Q放计算酒精的热值,还需进行的实验操作是 ,他所测算出的热值与真实值相比偏 。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
1.68×104
测出剩余酒精的质量
小
4.如图所示,丁烷卡式炉经常出现在餐桌上。若将一锅2 kg的水从20 ℃加热升温至65 ℃,消耗丁烷21 g,则水吸收的热量为 J,该卡式炉的加热效率为 ,剩余丁烷的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”)。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.5×107 J/kg]
3.78×105
40%
不变
5.为比较A、B两保温杯的保温性能,小红在两个保温杯中分别倒入0.1 kg相同温度的热水,用温度计测量其初温t0,示数如图甲所示,t0= ℃。绘制水温随时间的变化图像如图乙所示,A杯中水放出的热量为 J。保温性能更好的是
(选填“A”或“B”)杯。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
80
2.1×104
A
6.(2024广州)如图是燃气灶烧水的情境和该燃气灶灶头的示意图。
壶中装有密度为1.0×103 kg/m3、质量为2 kg的水,则壶中水的体积为 m3。根据Q=qV,若天然气的热值q取4.2×
107 J/m3,完全燃烧V=1.0×10-2 m3的天然气放出热量为 .
J,其中1.68×105 J的热量被水吸收,已知水未沸腾,比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则水的温度升高了 ℃。
2×10-3
4.2
×105
20
类型二 热效率的计算
类型解读
热效率的计算问题,找出有用能量和总能量。
1.有用能量:用来对外做有用功的能量;
总能量:燃料燃烧时所释放的能量。
2.(1)热水壶烧水效率和太阳能热水器的效率:有用的能量为水吸收的热量Q有用＝cmΔt,总能量为燃料完全燃烧放出的热量Q总＝mq或热水器接收的太阳辐射的能量。
(2)汽车发动机效率:有用的能量大小为牵引力做的功W有用＝Fs或W有用＝Pt,总能量为燃油完全燃烧放出的热量Q总＝mq。
类型解读
题组一 烧水型
7.用某型号天然气热水器烧水,完全燃烧热值为4×107 J/m3的天然气0.125 m3,放出热量为 J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40 kg初始温度为20 ℃的水加热至 ℃。
[水的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃)]
5.0×106
45
8.太阳能是一种清洁能源,小华家太阳能热水器水箱最多可盛 200 kg 水。某天早晨,小华用温度计测得自来水的温度为
20 ℃,然后给热水器加满水,晚上热水器显示的水温是70 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg· ℃),q天然气取4.2×107 J/m3]求:
(1)这段时间水箱中的水吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×200 kg×
(70 ℃-20 ℃)=4.2×107 J。
答案:(1)4.2×107 J
(2)如果水吸收的热量由完全燃烧天然气来提供,炉子的效率是40%,则消耗天然气的体积是多少
答案:(2)2.5 m3
题组二 热机型
9.氢燃料具有清洁、效率高等优点,被认为是理想的能源之
一,目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水=4.2×103 J/(kg· ℃),q氢=1.4×108 J/kg。问:
(1)质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少
解析:(1)0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=m氢q氢=
0.6 kg×1.4×108 J/kg=8.4×107 J。
答案:(1)8.4×107 J
(2)若(1)中这些热量全部被质量为500 kg,温度为15 ℃的水吸收,水升高的温度是多少
答案:(2)40 ℃
(3)若(1)中这些热量恰好能供某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶5 min,则该氢能源公交车的效率是多少
答案:(3)50%
题组三 太阳能热水器型
10.有一款太阳能热水器,铭牌上的部分参数如下表所示,将它安装在阳光充足的平台上,并装满水。
型 号 JL-88
水容量/L 80
自身质量/kg 40
(1)广州地区晴天平均每平方米的面积上每小时接收太阳能约为2.8×106 J,若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5 m2,每天日照时间按8 h计算,则它一天中接收的太阳能约为多少
解析:(1)一天中接收的太阳能E=2.8×106 J/(h·m2)×1.5 m2
×8 h=3.36×107 J。
答案:(1)3.36×107 J
(2)若这些太阳能有60%被水吸收,则可使水温升高多少 [c水=
4.2×103 J/(kg·℃),水的密度ρ=1.0×103 kg/m3]
答案:(2)60 ℃
谢谢观赏！(共29张PPT)
12.4 热机与社会发展
早预习 新知梳理 01
一、热机
热机是将燃料的 能转化为 能,然后通过做功,把 能转化为 能的装置。
化学
内
内
机械
二、汽油机
1.结构:如图所示
(1)气缸,(2) ,(3)进气门,(4)排气门,(5) ,
(6)曲轴,(7)连杆。
火花塞
活塞
2.冲程:汽油机工作时,活塞在气缸里做往复运动,活塞从气缸的 运动到 的过程叫做一个冲程(也可称行程)。
3.工作过程:单缸四冲程汽油机是由 、 、
和 四个冲程不断循环来保证连续工作的。除做功冲程外,其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的 .
来完成动作。在一个工作循环中,活塞往复运动两次,曲轴(或飞轮)转动两周,对外做功一次。
一端
另一端
吸气
压缩
做功
排气
惯性
三、热机的效率
1.定义:热机工作时,用来做 的能量与燃料 .
的能量之比。
有用功
完全
燃烧时放出
2.汽油机和柴油机的异同
不同点 相同点
类别 构造 吸入气缸 的物质 点火 方式 输出功率 汽油机 顶部有 汽油和 空气的 混合物 点燃式 较小 一个工作循环由 冲程组成,活塞往复运动 ,曲轴转动 ,对外做功
火花塞
四个
两次
两周
一次
柴油机 顶部有
喷油嘴
空气
压燃式
较大
析要点 以练代讲 02
知识点一 热机
典例1 如图所示,在试管里装入一些水,用软木塞塞住试管口,用酒精灯加热至水沸腾,发现水沸腾后,木塞 ,试管口有 产生。
被冲出
白雾
(1)酒精燃烧,酒精的 能转化为水和水蒸气的 能。
(2)水蒸气对木塞做功,水蒸气的 能转化为木塞的 .
能,从而使水蒸气的内能 ,温度 。试管口的水蒸气遇冷 成白雾。
(3)像上述那样,利用内能做功的机械叫做 (把 能转化为 能)。
化学
内
内
机械
减少
降低
液化
热机
内
机械
知识点二 汽油机与柴油机
典例2 (2025江门期末)如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图,正确的顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁
B.乙、丁、甲、丙
C.甲、丁、乙、丙
D.丁、丙、甲、乙
C
典例3 关于热机,下列说法正确的是( )
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中,将柴油和空气的混合物吸入气缸
C.汽油机和柴油机在做功冲程中,都是把内能转化为机械能
D.汽油机在压缩冲程燃气推动活塞运动,其他冲程活塞都是靠惯性运动的
C
典例4 一台单缸四冲程汽油机,只有做功冲程中燃气对外做
功,其他冲程是靠飞轮的 来完成的;若飞轮的转速为
1 200 r/min,则该汽油机每秒钟完成 个冲程,每秒钟做功 次。
惯性
40
10
方法技巧
汽油机和柴油机的不同之处
汽油机:气缸顶有火花塞、吸入空气和汽油的混合物、点燃式、效率较低。
柴油机:气缸顶有喷油嘴、吸入空气、压燃式、效率较高。
知识点三 热机效率的理解及简单计算
典例5 (2024广州三模)如图所示的是甲、乙、丙三台汽油机的参数。甲、乙、丙相比,正确的是( )
A.甲输出的机械能比丙多,效率比丙高
B.在消耗质量相同的同种燃料时,乙输出机械能与甲一样多
C.在输出的机械能相同时,乙比丙消耗更多的同种燃料
D.三台汽油机中,乙的效率最高
D
典例6 小明的爸爸新买了一辆小汽车,如图所示,小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km,用时2 h,消耗汽油9 kg,其发动机的功率为 23 kW。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)求:
(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力。
答案:(1)1 150 N
(2)汽车发动机的效率。
答案:(2)40%
方法技巧
典例7 某汽车在一段平直的公路上匀速行驶,汽车以50 km/h的速度匀速直线行驶了0.6 h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。且行驶过程中消耗了12.5×10-3 m3的燃油(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ=0.8×103 kg/m3,热值q=4×
107 J/kg,求:
(1)汽车牵引力所做的功。
解析:(1)当车速为50 km/h时,由图可知此时汽车所受的阻力为f=4 000 N,
由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为F=f=4 000 N,
汽车行驶的路程为s=vt=50 km/h×0.6 h=30 km=30 000 m,
则汽车牵引力做的功为W=Fs=4 000 N×30 000 m=1.2×108J。
答案:(1)1.2×108 J
(2)燃油放出的总热量Q放是多少
解析:(2)已知消耗燃油的体积为V=12.5×10-3 m3,
则消耗燃油的质量为m=ρV=0.8×103 kg/m3×12.5×10-3 m3=
10 kg,
则燃油完全燃烧放出的热量为Q放=qm=4×107 J/kg×10 kg=
4×108 J。
答案:(2)4×108 J
(3)汽车的热机效率。
答案:(3)30%
精评价 课堂反馈 03
1./ 知识点一 / 如图所示的工具,工作过程中使用热机的是
( )
B
A.自行车 B.家用汽车 C.新能源汽车 D.皮划艇
2./ 知识点二 2024东莞二模 / 如图所示为某四冲程汽油机工作过程中的一个冲程,下列说法正确的是( )
A.该冲程是汽油机的压缩冲程
B.该冲程中气缸的内能增加
C.该冲程是为汽油机提供动力的冲程
D.该冲程中利用了飞轮的惯性
C
3./ 知识点二 2025增城区校级期末 / 往自制火箭模型的瓶内喷入雾状酒精,启动电火花发生器点火使酒精燃烧,火箭就会立刻飞出。此过程与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是( )
A.做功冲程 B.压缩冲程
C.吸气冲程 D.排气冲程
A
4./ 知识点三 2024潮州一模 / 如图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图,下列说法正确的是( )
A.有用机械能所占比例最大
B.废气带走能量占比最多
C.该汽油机的效率为15%
D.减少机械摩擦不能提高汽油机效率
B
5./ 知识点三 环境保护 / 国家提倡节能减排,各地“煤改气”
正在积极进行,某同学计算他家天然气烧水的热效率,将 2 kg 的水倒入烧水壶中,并测出水温为20 ℃,在标准大气压下,把水刚加热到100 ℃时,测出消耗天然气0.048 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值取q天然气=4.0×
107 J/m3。则:
(1)将这些水烧开,需吸收多少热量
(2)在这种情况下,天然气完全燃烧放出了多少热量
解析:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)
=6.72×105 J。
(2)天然气完全燃烧放出的热量
Q放=q天然气V=4.0×107 J/m3×0.048 m3=1.92×106 J。
答案:(1)6.72×105 J (2)1.92×106 J
(3)他家天然气灶的效率为多大
答案:(3)35%
6./ 知识点三 / 氢燃料被认为是21世纪最理想的能源。某氢燃料新能源公交车从A站匀速直线运行2 000 m到B站,公交车匀速行驶时受到的牵引力F=1.4×104 N,消耗氢燃料0.5 kg
(液氢的热值是1.4×108 J/kg)。求此过程中:
(1)牵引力所做的功。
解析:(1)牵引力所做的功W=Fs=1.4×104 N×2 000 m=2.8×
107 J。
答案:(1)2.8×107 J
(2)氢燃料完全燃烧放出的热量。
(3)汽车发动机的效率。
解析:(2)氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.5 kg×1.4×
108 J/kg=7×107 J。
答案:(2)7×107 J (3)40%(共20张PPT)
12.3 物质的比热容
第1课时 认识比热容
早预习 新知梳理 01
一、不同物质的吸热、放热性能
1.物质温度升高时吸收的热量,不仅与物质的 及
有关,还与物质的 有关。
2.质量相等的不同物质,在升高相同的温度时,吸收的热量一般是 的。
3.一定质量的某种物质温度降低1 ℃所放出的热量和
它温度升高1 ℃所吸收的热量 。
质量
升高的温度
种类
不相等
相等
二、比热容
1.定义:比热容在数值上等于 的某种物质,温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量。比热容用符号 表示,单位: ,读作“ ”。
1 kg
c
J/(kg·℃)
焦每千克摄氏度
3.比热容是物质的一种属性,每种物质都有它的比热容。
析要点 以练代讲 02
知识点一 不同物质的吸热、放热性能
典例1 关于热量,下列说法正确的是( )
A.热量就是内能
B.热量表示物体冷热程度的变化
C.热量总是从含有热量多的物体传递到含有热量少的物体
D.没有吸热过程和放热过程,讨论热量是毫无意义的
D
典例2 (2025潮安区期末)如图甲所示是小东探究“不同物质吸热能力”的实验装置。
(1)实验中选用相同的加热装置,通过比较 来判断两烧杯中液体吸收热量的多少。该实验采用的方法有
(填一种即可)。
加热时间
转换法
(2)实验时分别给初温相同且 (选填“质量”或“体积”)相同的水、煤油两种液体进行加热,并记录实验数据。
(3)根据实验数据,小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像(如图乙所示)。由图乙可知,煤油的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的比热容。
质量
小于
(4)为了进一步探究,给一定质量的冰加热,利用实验数据绘出冰的温度随时间变化的图像如图丙所示。分析图像可知,物质吸收热量的能力还与该物质的 有关。
状态
(5)表中是某同学正确实验记录的数据。
实验序号 m/g Δt/℃ 加热时间/min
1 200 20 2
2 400 20 4
3 600 20 6
4 600 30 9
5 600 40 12
分析实验序号 ,可以得出结论:在升高相同温度时,水吸收的热量与质量成 ;分析实验序号 ,可以得出结论:当水的质量相同时,水吸收的热量与升高的温度成 。
1、2、3
正比
3、4、5
正比
方法技巧
1.控制变量法的应用:采用质量相同的不同种类物质,且加热源相同。
2.转换法的应用:升高相同的温度比较加热时间或加热相同的时间比较升高的温度。加热时间用来反映物质吸收热量的多少。
知识点二 比热容
典例3 关于比热容,下列说法中正确的是( )
A.物体的温度升得越高,它的比热容越大
B.吸收热量越多的物体,比热容越大
C.物质的比热容与其质量有关
D.比热容是物质的一种属性
D
方法技巧
1.比热容与物质的质量、温度、吸热或放热情况等没有关系。
2.不同物质的比热容一般不同;同种物质的比热容还与物质的状态有关。
典例4 教材素材改编 表中列出了一些物质的比热容,根据表中数据,下列判断正确的是( )
C
物质 水 煤油 冰 铝 铜
比热容/ [J·(kg·℃)-1] 4.2×103 2.1×103 2.1×103 0.88× 103 0.39×
103
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
方法技巧
比热容反映的是物质的吸放热能力,比热容大的物质吸放热能力更强,表现在以下两个方面
1.吸收或放出的热量一样,比热容大的物质温度越难改变。
2.温度变化相同,比热容大的物质吸收或放出的热量多。
易错辨析
例 如图所示是根据研究物质比热容实验时绘制的图像,实验中两种不同的物质质量相同,初温度相同,选用的加热器相同,根据图像可知( )
A.若加热相同时间,a物质吸收的热量多,比热容小
B.若吸收的热量相同,b物质温度升高得多,比热容大
C.若加热相同时间,b物质的末温度高,比热容小
D.若吸收的热量相同,b物质末温度低,比热容大
D
易错警示
比较物质吸热能力的两种方法
1.使质量相同的不同物质升高相同的温度,比较吸收的热量(即比较加热时间),吸收热量多的吸热能力强,比热容大。
2.吸收相同的热量(即加热相同的时间),比较温度升高的情况,升温慢的吸热能力强,比热容大。
精评价 课堂反馈 03
D
2./ 知识点二 / 甲、乙两种物质质量相同而比热容不同,当它们升高相同温度时,则( )
A.末温高的物质吸收的热量多
B.比热容大的吸收热量多
C.初温低的吸收热量多
D.甲、乙吸收的热量一样多
B
3./ 知识点一 / 在实验探究中,小明得到水的比热容比煤油的大的结论。如图是实验装置,用规格相同的两试管分别装入质量相同的煤油和水。下列选项中能反映该实验情况的是
( )
C
4./ 知识点二 / 水的比热容是4.2×103 J/(kg· ℃),读作4.2×103 ,它的物理意义是质量为1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃时 。一杯水倒掉一半,剩下的半杯水的比热容 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
焦每千克摄氏度
吸收(或放出)的热量为4.2×103 J
不变
5./ 知识点一 / 在探究“比较不同物质吸热能力的情况”的实验中:称取质量相等的甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热(如图所示),绘制的温度-时间关系如图所示。实验中,可以通过 (选填“升高的温度”或“加热时间”)比较甲、乙两种液体吸收的热量;甲、乙两种液体比热容的大小关系c甲 (选填“>”“<”或“=”)c乙。
加热时间
<(共17张PPT)
第十二章 内能与热机
12.1 内 能
早预习 新知梳理 01
一、内能
1.定义:在物理学中,把物体内所有分子 与分子 的总和叫做物体的内能。
2.内能与温度:一般来说,同一物体的温度越高,表明分子的无规则运动越 ,物体的内能就越 ;反之,同一
物体的温度越低,内能就越 。
动能
势能
剧烈
多
少
3.对于温度相同的、同种物质组成的物体,质量越大,内能就越 。
二、改变物体内能的方式
1.内能的改变: 和 都可以改变物体的内能。这两种方式对于改变物体的内能是 的。
2.内能的单位:内能的单位与功的单位相同,也是 。
3.做功
(1)实质是能量的转化。
多
做功
热传递
等效
焦耳
(2)对物体做功,物体内能增加。例如压缩气体对气体做功,气体内能增加。
(3)物体对外做功,物体内能减少。例如气体膨胀对外做功,气体内能减少。
4.热传递
(1)实质是能量的转移。
(2)条件:由高温物体向低温物体传递,或由物体的高温部分
向物体的低温部分传递。
(3)热传递的方式:传导、 和辐射。
对流
析要点 以练代讲 02
知识点一 物体的内能
典例1 关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.-20 ℃的冰块没有内能
B.物体运动得越快,内能越大
C.高温物体的内能一定比低温物体的大
D.同一物体温度越高,内能越大
D
典例2 教材习题改编 如图,有甲、乙、丙三杯水,水的质量和温度如图所示,则 杯中水的内能最大, 杯中水的内能最小;(前两空均选填“甲”“乙”或“丙”)1 kg的0 ℃的冰比1 kg的0 ℃的水内能小,说明内能还与物体的 有关。
乙
丙
状态
方法技巧
1.一切物体在任何情况下都有内能。
2.内能的大小与物体的质量、温度、物体的状态等有关,与物体的运动状态、机械能的大小无关。
3.比较物体的内能大小时,注意控制变量,如“同一物体温度越高,内能越大”此表述中就控制了物体的质 量、种类、状态均相同。
知识点二 改变物体内能的方式
典例3 下列生活事例中,利用做功改变物体内能的是( )
D
A.暖手宝暖手 B.棉被被晒热
C.烧水水温升高 D.搓手取暖
方法技巧
判断改变物体内能的方式
典例4 如图所示为“热风车”,烛焰加热空气,改变空气内能的方式是 ;热空气推动风车转动后温度降低,改变空气内能的方式是 。
热传递
做功
易错辨析
例 关于内能和机械能的下列说法中,不正确的是( )
A.内能和机械能各自包含动能和势能,因此,它们在本质
上是一样的
B.运动物体的内能和机械能均不为零
C.一个物体的机械能可以为零,但它的内能永远不可能为零
D.物体的机械能变化时,它的内能可能不变
A
易错警示
内能是微观上的所有分子动能和分子势能之和,物体的内能不能为零。机械能是宏观物体的动能和势能之和,物体的机械能可以为零。两者在本质上是不同的。
精评价 课堂反馈 03
1./ 知识点一 / 下列有关物体内能的说法中,正确的是( )
A.0 ℃的物体没有内能
B.内能是构成物体的所有分子做无规则运动的动能的总和
C.内能是物体具有的动能和势能的总和
D.一切物体都有内能
D
2./ 知识点二 2025肇庆期末 / 下列事例中不是利用做功改变内能的有( )
A.太空中的陨石,坠入地球大气层,成为流星
B.从滑梯上滑下时,臀部有灼热的感觉
C.冬天手冷时,搓搓手就暖和了
D.夏天,广场上的石凳因太阳照射而发烫
D
3./ 知识点一、二 / 如图所示,下列关于内能的说法正确的是( )
A.图甲,冰山的温度低于0 ℃,冰山没有内能
B.图乙,钻木取火的过程是将机械能转化为内能
C.图丙,用铁锅炒菜是用做功改变食物的内能
D.图丁,瓶塞飞起,瓶内气体的内能增加、温度升高
B
4./ 知识点二 2025惠城区期末 / 如图所示是古人锻造铁器的情景,下列说法正确的是( )
A.锻打过程中锤头的内能不变
B.把铁放入炉中加热是通过热传递
改变内能
C.淬火时铁的内能增加,温度升高
D.加热和淬火时铁器都在吸收热量
B
5./ 知识点二 / 把刀放在磨刀石上打磨时,刀和磨刀石的温度 ,内能 。这是通过 的方式来改变物体的内能。
升高
增加
做功
6./ 知识点一、二 2025端州区期末 / 图甲是冰的熔化实验(试管里放冰,烧杯里有足量的水),这是通过 的途径改变物体的内能,图乙是冰由固态变为液态过程中温度随时间变化的图像,其中t1时刻物体的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)
0 J,t2时刻物体的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)t3时刻物体的内能。
热传递
大于
小于(共30张PPT)
第十二章 内能与热机 章末知识复习
建体系 思维导图 01
分子动能
分子势能
多
做功
热传递
内能
Q
焦耳
J
完全燃烧
质量
q
J/kg
J/m3
qm
qV
1 kg
c
J/(kg·℃)
焦每千克摄氏度
Q吸=cm(t2-t1)
Q放=cm(t1-t2)
内
内
机械
火花塞
喷油嘴
汽油和空气的混合物
空气
机械
内
机械
内
内
机械
内
机械
串重点 考点突破 02
考点一 内能与热量
1.(2025顺德区期末)“双皮奶”是顺德有名的甜品。加热过程中,双皮奶( )
A.吸热,内能减少
B.吸热,内能增加
C.放热,内能增加
D.放热,内能减少
B
2.关于温度、热量、内能,以下说法正确的是( )
A.物体的温度越高,所含的热量越多
B.0 ℃的冰没有内能
C.一个物体吸收热量时,温度不一定升高,但内能增加
D.一个物体的温度升高,一定是别的物体对该物体做了功
C
3.如图所示往瓶内打气,当瓶塞跳起来时,以下说法正确的是
( )
A.瓶内气体的内能增加
B.气体的内能是通过做功的方式改变的
C.瓶口出现的白雾是因为空气液化成水蒸气
D.在这个过程中,气体膨胀对外做功,温度升高
B
考点二 比热容与热值
4.如图甲,利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体,得到温度随时间变化的图像如图乙,分析可知( )
A.相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B.a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C.升高相同温度,a所用时间比b少,a的吸热能力比b弱
D.相同时间内,a升高的温度比b多,a的吸热能力比b强
C
5.小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉,准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时,把初温为20 ℃的1 kg水加热到100 ℃,燃烧了0.025 m3天然气。则水吸收的热量为 J,假设天然气完全燃烧,则燃气炉烧水的效率为 。[c水=
4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值取4×107 J/m3]
3.36×105
33.6%
6.老旧小区改造措施惠及万民,其中为房屋外墙安装保温层、更换门窗等措施可减少散热,提高室温,实现“节能减排”,因此某居民楼一冬天可节约煤2.8×104 kg,这些煤完全燃烧可放出的热量为 J,这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108 kg的水温度升高 ℃。[水的比热容为4.2×
103 J/(kg·℃),煤的热值为3.0×107 J∕kg]
8.4×1011
2
7.给质量为300 g的水加热,水温从20 ℃升高到40 ℃,如果把这些水吸收的一半热量用来给一块质量为500 g的金属加热,能使金属块的温度从20 ℃升高到80 ℃,求这种金属的比热容。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:0.42×103 J/(kg·℃)
考点三 热机与热机效率
8.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、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.甲图是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由乙图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,在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
A
9.新考向 开放设问 小明在2024年珠海航展上不仅观摩了精彩的飞行表演,还了解到一个信息:某型号飞机,其热机每消耗100 kg燃油可让飞机获得2.1×109 J的机械能。若燃油热值取q=4.2×107 J/kg,则100 kg燃油完全燃烧产生的热量为
J,该热机效率为 。若要提高热机效率,请给出一条建议: 。
4.2×109
50%
尽可能让燃油完全燃烧
10.如图是某品牌SUV汽车,空车质量为1.6 t,以23 m/s的速度沿水平路面匀速直线行驶时受到的阻力为2 000 N。(g取
10 N/kg)求:
(1)车以23 m/s的速度水平匀速直线行驶10 min所做的有用功。
解析:(1)汽车沿水平路面匀速直线行驶时,牵引力等于阻力,即F=f=2 000 N,
车以23 m/s的速度水平匀速直线行驶10 min经过的路程
s=vt=23 m/s×10×60 s=1.38×104 m,
汽车做的有用功
W有用=Fs=2 000 N×1.38×104 m=2.76×107 J。
答案:(1)2.76×107 J
(2)若该车发动机的效率为40%,该车在10 min消耗汽油的质量。(汽油的热值取4.6×107 J/kg)
答案:(2)1.5 kg
11.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,表中是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息:
光照时间/h 装水量/kg 吸热板面积/m2 水升高的温度/℃ 水的比热容∕ [J·(kg· ℃)-1] 太阳辐射功率∕
[J·(m2·h)-1]
8 100 2.5 30 4.2×103 1.26×106
其中太阳辐射功率是指1 h内投射到1 m2面积上的太阳能。求:
(1)水在8 h内吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量(有用能量)
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg· ℃)×100 kg×30 ℃=1.26×
107 J。
答案:(1)1.26×107 J
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧多少立方米的天然气 (天然气的热值为4.2×107 J/m3,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)
答案:(2)0.3 m3
(3)该太阳能热水器的能量转化效率。
答案:(3)50%
过实验 一题通关 03
实验 探究水和砂石的吸热性能
要点梳理
实验器材 规格相同的两个烧杯、酒精灯、温度计、砂石、水、托盘天平、搅拌器、秒表
注意事项 1.实验时应选择 相同的水和砂石。
2.实验方法
(1)转换法:实验通过 来比较水和砂石吸收热量的多少。
(2)控制变量法:选用规格相同的烧杯,并用同一酒精灯分别加热 相同的水和砂石,让水和砂石升高 的温度,比较吸收热量的多少。吸收热量多的吸热性能好
质量
加热时间的长短
质量
相同
实验结论 1.不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量 (选填“相等”或“不相等”)。
2.实验表明 (选填“水”或“砂石”)的吸热性能更强
实验拓展 实验还可以通过加热相同的时间比较 ,来比较水和砂石的吸热性能
不相等
水
升高的温度
一题通关
在“比较不同物质的吸热情况”实验中,有以下仪器:两个规格相同的酒精灯、两个相同的烧杯、两支温度计、铁架台、适量的水和煤油。实验装置如图甲所示。
基础设问
(1)为了完成实验,还需要的测量仪器有 和 。
(2)选用两个规格相同的酒精灯,目的是使水和煤油在相同时间内 。
(3)实验中,应量取 (选填“体积”或“质量”)相等的水和煤油,分别倒入相同的烧杯中。
托盘天平
秒表
吸收的热量相同
质量
(4)本实验用 来反映水和煤油吸收热量的多少。当它们吸收相同的热量时,通过比较 .
来判断吸热能力的强弱。
(5)在此实验中,如果要使水和煤油的最后温度相同,就要给
加热更长的时间,此时水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的热量。
(6)实验表明, (选填“水”或“煤油”)的吸热能
力强。
加热时间的长短
升高温度的多少
水
大于
水
(7)根据表中的实验数据绘制的水和煤油温度随加热时间变化的图像如图乙所示。据此判断,图乙中甲图像表示的物质是
(选填“水”或“煤油”)。
煤油
物质 质量m/g 初始温度T1/℃ 最后温度T2/℃ 加热时间t/min
水 60 20 45 6
煤油 60 20 68 6
拓展设问
(8)实验结束后,小明又找来了一些冰块,探究了冰熔化过程中温度的变化规律,并根据测得的数据绘制了如图丙所示的图
像,由图丙可以看出AB、CD段升高的温度相同,但CD段加热的时间更长,其原因是 。
水的比热容大于冰
(9)该实验采用了转换法和 ,下列探究过程也采用了这些方法的是 。
A.探究影响压力作用效果的因素
B.探究平面镜成像的特点
控制变量法
A
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