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第十二章 内能与热机（知识清单）
思维导图
第1节 分子动理论
一、物质的构成
1. 物质的构成
常见的物质都是 构成的。
2. 分子的体积非常小
体积非常小，肉眼直接看不到，必须用电子显微镜方能看到。
例如氢气分子的直径约为2.3×10-10m。
3. 分子之间有间隙：
二、分子热运动
1. 扩散
（1）扩散：不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作 。
扩散现象表明：一切物质的分子都在 ，分子间存在 。
（2）气体、液体、固体的扩散
2. 分子热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。
分子运动越剧烈，物体温度越 。
三、分子间的作用力
1.分子间存在着相互作用的引力和斥力
（1）分子间存在引力：
两个铅柱没有被重物拉开，主要是因为两个铅柱的 。
（2）分子间存在斥力：
用手指堵住注射器孔，然后用力推入活塞，发现水很难被压缩。
2. 物质三态的微观特征和宏观特征
第2节 内能
一、内能
1.内能
（1）概念：物体内所有分子的动能与分子势能的总和，叫做物体的 。
（2）单位：焦（J）。
①分子动能：运动的物体具有动能，分子在做热运动，所以也具有动能。
②分子势能：分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间具有势能，叫作分子势能。
2.影响内能大小的因素
（1）温度：对同一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能 。反之，温度 ， 内能越小。
（2）质量：温度相同的水，质量越大，水分子数目越多，分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也 。
（3）状态：0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能 。可见物体的内能跟物体的状态有关。
二、物体内能的改变
1.热传递可以改变物体的内能
（1） 改变物体的内能
发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；
高温物体放出热量，内能减少。
物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。
（2）热传递的实质：是 从高温物体向低温物体转移的过程。
（3）热量：
A.定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。
B.单位： 。
C.对热量的理解：
只有在热传递过程中，才能谈论热量。不能说具有或含有多少热量，只能说“吸收热量”“放出热量”等。
2.做功可以改变物体的内能
（1）教材实验
①活塞压缩气体做功，使空气的内能 ，温度升高，达到硝化棉的燃点，就会燃烧起来。
②给内盛少量水的烧瓶内打气，当瓶塞跳出时，可看到瓶内出现白雾（即小水滴）。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能 。
（2）结论：
外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。
（3）做功改变内能的实质： 相互转化的过程。
请你说出下列现象中能量的转化情况：
①冬天人们搓手感到暖和；②从滑梯下滑时屁股有点发烫；③擦划火柴，火柴头着火；④汽车急刹车时，路面有黑色的划痕。⑤流星的形成。
三、内能、热量、温度的关系
1.物体吸收或放出热量，内能要增加或减少，但温度 变化。
例如：晶体熔化（液体沸腾），吸收热量，内能增大，但温度不变。晶体凝固，放出热量，内能减小，但温度也不发生变化。
2.物体温度改变，内能改变，可能是通过 ，也可能通过 。
第3节 比热容
一、比热容
1. 比热容（C）：
（1）物理意义：用来比较物质 。
（2）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，叫作这种物质的比热容。
（3）公式：
Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J）
m 表示物体的质量，单位是千克（kg）
Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃）
C 表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号: J/(kg·℃)
（4）对比热容的理解：
比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。
①同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关，它仅与物质的 有关。
②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越 升温和降温。
2. 运用比热容知识解释有关现象
（1）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小
在同纬度的阳光照射下，海水和砂石吸收了同样热量，但是由于水的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，由于沙石的比热容较小，温度会变化很大，所以沙漠的昼夜温差很大。
（2）海陆风的形成
3. 水的比热容比较大的应用
①取暖剂；②制冷剂；③调节气温。
二、热量的计算
1.热量的计算
（1）物体温度升高时吸收的热量为：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
（2）物体温度降低时放出的热量为：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。
2. 热平衡
在热传递过程中，若没有热量损失，则高温物体放出的热量全部被低温物体吸收。
即：Q吸 = Q放 。
第4节 热机
一、热机
1. 热机
（1）热机：把 的装置。
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
（4）内燃机：
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
（5）工作过程：
（6）柴油机与汽油机的异同：
二、热值
2. 热值（q）
（1）燃烧时能量转化：燃烧是一种化学变化，燃料的 。
（2）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
（3）物理意义：用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
（4）热值的影响因素：只与燃料 有关，不同种燃料的热值一般不同。
（5）单位：焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）。
（6）公式： 或者
Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg
q表示热值。单位是焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）
（7）加热效率：水吸收的热量（有效利用的）只占煤气完全燃烧放出热量的一部分。吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。
三、热机效率
3. 热机效率
（1）定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比。
（2）热机能量流向图：
（3）公式：
（4）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
（5）常见热机的效率：
蒸汽机 6%～15%，汽油机 20%～30%，柴油机30%～40%，喷气式飞机上的发动机50%～60%。
（6）提高热机效率的主要途径：
①减少燃烧过程中的热量损失。
②减小摩擦，以减少能量损失。
③设法利用 的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
第5节 能量转化与守恒定律
能量的转化和守恒
1. 自然界各种不同形式的能量
（1）机械能：包括 。
（2）内能：一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳靠 释放能量。
（4）化学能：各种物质（动物和植物）都储存有 。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（6）核能：原子核发生分裂或聚合时放出的能量。
2. 能量的转移
（1）能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
（2）实例分析：
①热传递：在热传递过程中，内能从 转移到 或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。
②涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于 的转移。
3. 能量的转化
（1）自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
（2）实例分析：说出下列情况中的能量转化？
用电热器做饭；电动机工作；电灯泡发光；摩擦起电；太阳能发电；核能发电；地热发电；水力发电；地热发电；电动汽车工作时；光合作用；太阳能热水器；摩擦生热等。
4. 能量守恒定律
（1）定律内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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 。这就是能量守恒定律。
（2）永动机：违背能量守恒定律，永远不可能成功。
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第十二章 内能与热机（知识清单）
思维导图
第1节 分子动理论
一、物质的构成
1. 物质的构成
常见的物质都是分子或原子构成的。
2. 分子的体积非常小
体积非常小，肉眼直接看不到，必须用电子显微镜方能看到。
例如氢气分子的直径约为2.3×10-10m。
3. 分子之间有间隙：
二、分子热运动
1. 扩散
（1）扩散：不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
扩散现象表明：一切物质的分子都在做永不停息的无规则运动，分子间存在间隙。
（2）气体、液体、固体的扩散
2. 分子热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。
分子运动越剧烈，物体温度越高。
三、分子间的作用力
1.分子间存在着相互作用的引力和斥力
（1）分子间存在引力：
两个铅柱没有被重物拉开，主要是因为两个铅柱的分子之间存在引力。
（2）分子间存在斥力：
用手指堵住注射器孔，然后用力推入活塞，发现水很难被压缩。
2. 物质三态的微观特征和宏观特征
第2节 内能
一、内能
1.内能
（1）概念：物体内所有分子的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）单位：焦（J）。
①分子动能：运动的物体具有动能，分子在做热运动，所以也具有动能。
②分子势能：分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间具有势能，叫作分子势能。
2.影响内能大小的因素
（1）温度：对同一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低， 内能越小。
（2）质量：温度相同的水，质量越大，水分子数目越多，分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。
（3）状态：0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变大。可见物体的内能跟物体的状态有关。
二、物体内能的改变
1.热传递可以改变物体的内能
（1）热传递改变物体的内能
发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；
高温物体放出热量，内能减少。
物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。
（2）热传递的实质：是内能从高温物体向低温物体转移的过程。
（3）热量：
A.定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。
B.单位：焦耳（J）。
C.对热量的理解：
只有在热传递过程中，才能谈论热量。不能说具有或含有多少热量，只能说“吸收热量”“放出热量”等。
2.做功可以改变物体的内能
（1）教材实验
①活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，就会燃烧起来。
②给内盛少量水的烧瓶内打气，当瓶塞跳出时，可看到瓶内出现白雾（即小水滴）。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。
（2）结论：
外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。
（3）做功改变内能的实质：内能与其他形式的能相互转化的过程。
请你说出下列现象中能量的转化情况：
①冬天人们搓手感到暖和；②从滑梯下滑时屁股有点发烫；③擦划火柴，火柴头着火；④汽车急刹车时，路面有黑色的划痕。⑤流星的形成。
三、内能、热量、温度的关系
1.物体吸收或放出热量，内能要增加或减少，但温度不一定变化。
例如：晶体熔化（液体沸腾），吸收热量，内能增大，但温度不变。晶体凝固，放出热量，内能减小，但温度也不发生变化。
2.物体温度改变，内能改变，可能是通过热传递，也可能通过做功。
第3节 比热容
一、比热容
1. 比热容（C）：
（1）物理意义：用来比较物质吸热能力的强弱。
（2）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，叫作这种物质的比热容。
（3）公式：C=Q/mΔt
Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J）
m 表示物体的质量，单位是千克（kg）
Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃）
C 表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号: J/(kg·℃)
（4）对比热容的理解：
比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。
①同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关。
②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越不容易升温和降温。
2. 运用比热容知识解释有关现象
（1）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小
在同纬度的阳光照射下，海水和砂石吸收了同样热量，但是由于水的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，由于沙石的比热容较小，温度会变化很大，所以沙漠的昼夜温差很大。
（2）海陆风的形成
3. 水的比热容比较大的应用
①取暖剂；②制冷剂；③调节气温。
二、热量的计算
1.热量的计算
（1）物体温度升高时吸收的热量为：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
（2）物体温度降低时放出的热量为：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。
2. 热平衡
在热传递过程中，若没有热量损失，则高温物体放出的热量全部被低温物体吸收。
即：Q吸 = Q放 。
第4节 热机
一、热机
1. 热机
（1）热机：把内能转化为机械能的装置。
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
（4）内燃机：
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
（5）工作过程：
（6）柴油机与汽油机的异同：
二、热值
2. 热值（q）
（1）燃烧时能量转化：燃烧是一种化学变化，燃料的化学能转化为内能。
（2）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
（3）物理意义：用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
（4）热值的影响因素：只与燃料种类有关，不同种燃料的热值一般不同。
（5）单位：焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）。
（6）公式：q= Q放/m 或者q= Q放/V
Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg
q表示热值。单位是焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）
（7）加热效率：水吸收的热量（有效利用的）只占煤气完全燃烧放出热量的一部分。吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。
三、热机效率
3. 热机效率
（1）定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比。
（2）热机能量流向图：
（3）公式：
η =W有用/Q放×100%
（4）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
（5）常见热机的效率：
蒸汽机 6%～15%，汽油机 20%～30%，柴油机30%～40%，喷气式飞机上的发动机50%～60%。
（6）提高热机效率的主要途径：
①减少燃烧过程中的热量损失。
②减小摩擦，以减少能量损失。
③设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
第5节 能量转化与守恒定律
能量的转化和守恒
1. 自然界各种不同形式的能量
（1）机械能：包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳靠核聚变释放能量。
（4）化学能：各种物质（动物和植物）都储存有化学能。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（6）核能：原子核发生分裂或聚合时放出的能量。
2. 能量的转移
（1）能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
（2）实例分析：
①热传递：在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。
②涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。
3. 能量的转化
（1）自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
（2）实例分析：说出下列情况中的能量转化？
用电热器做饭；电动机工作；电灯泡发光；摩擦起电；太阳能发电；核能发电；地热发电；水力发电；地热发电；电动汽车工作时；光合作用；太阳能热水器；摩擦生热等。
4. 能量守恒定律
（1）定律内容：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。
（2）永动机：违背能量守恒定律，永远不可能成功。
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