(共20张PPT)
第十四章 内能与热机
第一节 内能及其改变
物体的内能
定 义：物体所有分子无规则运动的___________与_________的总和称为物体的内能。
单 位：内能的单位是________，用符号__________表示。
影响因素：物体的内能与其温度有关，如果体积变化不大，同一物体的温度越高，其内能__________。
分子动能
分子势能
焦耳
J
越大
改变物体内能的两种途径
改变物体内能的途径：__________和_______，二者对于改变物体内能是_______的。
热传递的三种形式：_______、_______、_______，两物体发生热传递的条件是存在_______。
做功
热传递
等效
热传导
热对流
热辐射
温度差
热量
在热传递过程中，物体间________的多少称为热量，通常用字母_____表示，单位是_______。在热传递过程中，高温物体______热量，温度______，内能______；低温物体______热量，温度______，内能______。
内能传递
Q
焦耳(J)
放出
降低
减少
吸收
升高
增加
物体的内能
1．关于内能，以下说法正确的是 ( )
A．温度为0 ℃的物体不具有内能
B．物体的内能随温度的升高而增大
C．温度相同的物体内能一定相同
D．同一物体运动时一定比静止时内能大
B
2．(贵州段考)质量相同的0 ℃的冰、0 ℃的水、0 ℃的水蒸气，它们的内能 ( )
A．一样大
B．水蒸气的内能最大
C．冰的内能最大
D．水的内能最大
B
改变物体内能的两种途径
3．(2024·广东改编)如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中 ( )
A．吸热，内能增加
B．吸热，内能不变
C．放热，内能增加
D．放热，内能减少
A
4．(2025·贵州模拟)从滑梯上滑下时，会发现臀部微微发热。下列改变内能的方式与此相同的是 ( )
A．炙手可热
B．钻木取火
C．扬汤止沸
D．卧冰求鲤
B
5． 如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过______的方式，使筒内空气内能_______，温度升高，达到艾绒的着火点。
做功
增大
6．(贵阳期末)火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃，前者是通过_____的方式改变火柴的内能，后者是通过_______的方式改变火柴的内能。
7． 小明在空饮料瓶中装入少量的水，拧紧瓶盖，用力地旋动瓶身几下，稍稍旋开瓶盖，就发现“砰”的一声瓶盖被气体冲飞了，同时在瓶口出现白雾。出现白雾说明瓶内气体温度______，内能_____，____能转化为了瓶盖的机械能。
做功
热传递
降低
减小
内
热量
8．关于热量，下列说法正确的是 ( )
A．热传递中转移的是温度而不是热量
B．物体温度越高，它的热量就越多
C．物体内能越多，它具有的热量就越多
D．热量等于热传递过程中物体内能的改变量
D
9．在物理学中，“热”有热量、内能、温度等含义。请写出下面几种情形中“热”字的含义：
(1)天气真热：_______。
(2)物体吸热：_______。
(3)摩擦生热：_______。
温度
热量
内能
10． 如图所示，实验中把活塞迅速压下去，硝化棉会燃烧起来，是因为活塞压缩气体时对气体______，使空气的内能_______，温度升高。若将活塞缓慢压下去，一般情况下，________(选填“也能”或“不能”)看到此现象。
做功
增大
不能
11．如图是某种晶体物质熔化时温度随时间变化的图像，根据图像可以判断：该物质在t2时刻的内能_______(选填“大于”“小于”或“等于”)t3时刻的内能，理由是该物质在熔化的过程中不断_______(选填“吸收”或“放出”)热量。
小于
吸收
12．(贵阳段考)如图所示是某固态晶体物质在熔化前后的过程中温度随时间的变化图像，请画出该晶体在相同的过程中内能随温度变化的大致图像(热源供热稳定，不考虑晶体质量的变化)。
13． 如图，在寒冷冬天手非常冰凉，这时我们可以快速摩擦双手，或向手掌哈气来提高手掌温度。请用物理学知识解释摩擦和哈气为什么能提高手掌温度？
答：两手互相摩擦时手发热，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能；向手掌哈气，水蒸气液化放热，属于用热传递的方式改变物体的内能。
温度、热量、内能的辨析
【方法指导】
【例】(贵阳段考)下列对功、温度、内能、热量等理解正确的是 ( )
A．外界对物体做功，物体内能一定增加
B．热量总是从高温物体传递给低温物体
C．温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
D．温度从内能大的物体传递给内能小的物体
B
[变式题1]关于温度、内能、热量，下列说法正确的是 ( )
A．－10 ℃的冰没有内能
B．物体吸收了热量，温度可能不变
C．物体温度升高，一定是吸收了热量
D．物体内能减少时，一定对外做功
B
[变式题2]以下关于同一物体的内能、热量、温度，说法正确的是( )
A．物体内能增大，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，内能一定增大
D．物体内能增大，一定吸收了热量
C(共37张PPT)
第14章 内能与热机 整合与提升
教材图片 考查内容
教材P35图14－2 命题点 改变物体内能的途径和能量转化
如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，硝化棉会燃烧起来，是因为活塞压缩气体时对气体_______，使空气的内能______，温度升高。
做功
增大
教材图片 考查内容
命题点 热传递的三种形式
热传递有三种形式，例如：煮菜时铁锅热得烫手(如图甲)，属于_______；开暖风机，室内温度会上升(如图乙)，属于________；棉被被太阳晒得热乎乎的(如图丙)，属于________。
热传导
热对流
热辐射
教材图片 考查内容
教材P38图14－7 命题点 改变物体内能的方式
如图所示，在寒冷的冬天，女孩手捧热水杯是通过________的方式取暖；男孩搓手是通过_______的方式取暖，这两种方式在改变物体的内能上是_______的。
热传递
做功
等效
教材图片 考查内容
命题点 比热容的应用
人们常用冷水冷却汽车发动机(如图甲)，用热水取暖(如图乙)，主要是因为水的_______较大。通常情况下，与同等质量的其他物质构成的物体相比，升高或降低相同温度，水吸收或放出的热量较____(选填“多”或“少”)。
比热容
多
教材图片 考查内容
教材P49图14－22 命题点 热学综合
如图所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个用纸做成的小风车。加热试管使水沸腾，观察到小风车转动，此过程中水蒸气通过______的方式将____能转化为______能。
做功
内
机械
探究不同物质的吸热能力
(贵阳段考)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下：
(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且_______相等的沙子和水。用相同的酒精灯火焰加热，并用玻璃棒不断搅拌，每隔相同的时间记录一次温度，某时刻水的温度如图甲所示，此时温度计的示数为____℃，根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像如图乙所示。
质量
92
(2)由图乙可知，加热至t时刻，对于质量相等的沙子和水，两者吸收热量_______(选填“相同”或“不同”)；_______升高的温度较高；由此可见，____(后两空均选填“沙子”或“水”)的比热容较大。
相同
沙子
水
(3)实验中是通过比较______________来间接反映沙子和水吸收热量的多少，这里用到了_______；本实验还用到了___________。(后两空均填实验方法)
加热的时间
转换法
控制变量法
【拓展设问】
(4)实验结束后，某同学又找来了一些冰块，探究了冰熔化过程中温度随时间的变化规律，如图丙，发现AB段与CD段倾斜的程度不同，原因是________________________。
水的比热容比冰大
内能及其改变
1． (2025·遵义模拟)《天工开物》记载了我国的淬火工艺，将高温工件浸入冷的淬火介质，使其完全冷却，以提高金属工件的性能。如图是工人将烧红的铁器迅速放入冷水中冷却的情景，铁器在冷却过程中( )
A．吸热，内能增加 B．吸热，内能减少
C．放热，内能增加 D．放热，内能减少
D
2．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 ( )
A．温度相同的物体内能一定相等
B．物体内能减少时，一定对外界做功
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
D
3． (贵阳期末)如图所示，压缩空气除尘罐是一种能够快速清除键盘等物品缝隙内灰尘的产品。在使用时，罐内的高压空气从喷嘴喷出，从而对外_______，导致罐体表面的温度会________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
做功
降低
4.(2025·毕节模拟)如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放少量硝化棉，将活塞从顶端迅速下压并开始计时。t1时刻，筒内空气温度达到硝化棉着火点，硝化棉燃烧，随后活塞反弹至顶端。请在图乙中画出从开始压缩至活塞返回顶端这个过程中，玻璃筒内空气温度随时间变化关系的大致图像。
5．(2025·黔东南期末)用一功率恒定的电加热器对一定质量的海波进行加热。请你在图中画出海波的温度从38 ℃升高到58 ℃的过程中，内能随温度变化的大致图像。(海波的熔点为48 ℃，固体海波的比热容大于液体海波的比热容)
比热容
6．(2025·贵州模拟)水约占人体体重的60%～70%，有助于调节体温，原因之一是水具有较大的 ( )
A．热值
B．密度
C．温度
D．比热容
D
7．(多选)(2024·贵阳期中)用两个相同的容器分别装了质量相同的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，绘制了液体温度与加热时间的关系如图所示。根据图线可知 ( )
A．选用甲作为热水袋中的工作物质较好
B．降低相同温度，甲放出的热量大于乙
C．升高相同温度，甲吸收的热量大于乙
D．加热时间相同，甲吸收的热量小于乙
ABC
8．在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，用质量均为1 kg的水和某种液体进行对比实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示。实验过程中，水和这种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可知：____(选填“甲”或“乙”)物质是这种液体，其比热容为______________J/(kg·℃)。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
乙
2.1×103
9．(2025·铜仁校级模拟)设计师选用水作汽车发动机冷却液，是因为水的_________较大，冷却效果好。冰箱里有4 L水，吸收发动机缸体热量后，水温由20 ℃升高到90 ℃，吸收的热量是_______________J。[ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
比热容
1.176×106
10．炎热的夏天，小明打着赤脚在烈日当空的小河边游玩时发现：岸上的石头热得烫脚，而河水却比较凉。请用物理知识解释其中的道理。
答：因为水的比热容比石头的大，由Q＝cmΔt得，相同质量的水和石头比较，吸收相同的热量(都在太阳照射下)，水的温度升高得少，而石头的温度升高得多，故河水比较凉，石头热得烫脚。
11.用两个相同的加热器分别对质量和初温相等的甲、乙两种液体同时加热，且甲的比热容比乙的比热容小，图中已经画出甲的温度随时间变化的大致图像。请在图中画出加热相同时间，乙的温度随时间变化的大致图像。(加热时液体均未沸腾)
12．(2025·遵义模拟)如图所示，重庆网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2 kg、初温为60 ℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾。[处在一个标准大气压下，鱼汤的比热容为水的比热容，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，鹅卵石的比热容约为0.8×103 J/(kg·℃)]
(1)求鱼汤所吸收的热量。
(2)若鹅卵石放出热量的一半被鱼汤吸收，
求5 kg的鹅卵石降低的温度。(结果保留整数)
解：(1)鱼汤从60 ℃升温到100 ℃，升高的温度：Δt＝100 ℃－60 ℃＝40 ℃，鱼汤吸收的热量：Q吸＝c汤m汤Δt＝c水m汤Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×40 ℃＝3.36×105 J；
热值、热机与热机效率
13．(2024·贵州)内能的利用推动了工业和社会的快速发展。下列机器设备利用内能工作的是 ( )
A．电动机 B．计算机
C．汽油机 D．照相机
C
14．汽车的发动机大多是内燃机，内燃机是热机的一种。下列关于热机和环境保护的说法正确的是 ( )
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机的大量使用不会造成环境污染
D．换用优良的润滑材料可以提高热机的效率
D
15．(多选)下列关于四冲程汽油机的说法正确的是 ( )
A．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气和汽油的混合气体
B．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的
C．排气冲程中，汽油机将内能转化为机械能
D．压缩冲程中，燃气的温度升高，内能增加
AD
16．如图所示是_______(选填“汽油”或“柴油”)机的一个冲程，在该冲程中，气缸内气体的内能_______(选填“增大”“减小”或“不变”)；若该热机刚好在1 min内完成了1 200个工作循环，则1 s飞轮转____转。
汽油
增大
40
17．质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧释放的热量为__________J，如果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收(水未沸腾)，那么水的温度将升高______℃。[已知干木柴的热值为1.2×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
1.68×107
40
18．(2024·遵义期中)我国家用小汽车的普及率越来越高，某次测试，小汽车在一段平直的公路上匀速行驶了10 km，受到的阻力是800 N，消耗汽油0.7 L。ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，q汽油＝4.6×107 J/kg，求：
(1)该汽车牵引力做的功。
(2)完全燃烧0.7 L汽油放出的热量。
(3)此次测试汽车发动机的效率。(结果精确至0.1%)
解：(1)汽车做匀速直线运动，汽车的牵引力F＝f＝800 N，汽车牵引力做的功W＝Fs＝800 N×10×103 m＝8×106 J；
19．(2025·贵州模拟)目前汽车普遍应用于人们日常生活中的出行，汽车发动机的工作，多是靠燃料在发动机气缸内燃烧做功，提供动力。但是不论使用汽油或是柴油发动机，效率都很低。为了提高能源的利用率，涡轮增压技术应运而生。涡轮增压是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术，与超级增压器(机械增压器)功能相当，两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量，从而令机器效率提升。常用于汽车引擎中，通过利用排出废气的热量及流量，涡轮增压器能提升内燃机的马力输出。
涡轮增压原理如图所示，发动机排出的高温废气冲击涡轮运转，带动同轴的叶轮高速转动，叶轮将新鲜空气压缩后推进到气缸中，从而提高了热机效率。
(1)废气推动涡轮转动的过程中，废气对涡轮_______，内能转化成_______能。
(2)若气缸内完全燃烧1.5 kg汽油，释放的热量为多少？(q汽油＝4.6×107 J/kg)
解：Q放＝m汽油q汽油＝1.5 kg×4.6×107 J/kg＝6.9×107 J。
做功
机械
(3)结合以上信息，请你说出一条“涡轮增压”能提高热机效率的原因：_______________________________________________
____________________________________________________。
(4)当气缸内吸入相同体积的空气时，安装了涡轮增压器的发动机和传统发动机相比，_________________________对外做的功更多，请结合能量的知识解释你的观点：____________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提高了气缸内的空气量，燃烧时释放的内能增大，在热机效率一定时，可以做的有用功越多
安装了涡轮增压器的发动机
当气缸内吸入相同体积的空气时，涡轮增压器能压缩更多的空气进入气缸，使空气的质量变大，在气缸内可以燃烧更多的燃料，燃烧时释放的内能增大，在热机效率一定时，可以做的有用功越多(共16张PPT)
第二节 物质的比热容
第1课时 探究物质的比热容
探究物质吸热或放热规律
(1)物体温度升高时吸热的多少与物质的______、物体的______、物体升高的______有关。
(2)相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常______；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常______。
(3)实验中用到了控制变量法和转换法。物质吸收的热量不容易直接测量，实验中是通过__________来比较吸收的热量。
种类
质量
温度
相同
不同
加热时间
物质的比热容
定 义：比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高(或降低)时吸收(或放出)的_____与它的_____和升高(或降低)_____的乘积之比。
单 位：用字母______表示，常用单位是___________，读作____________________。
公 式：____________。
热量
质量
温度
c
J/(kg·℃)
焦耳每千克摄氏度
探究物质吸热或放热规律
1．如图所示，在“探究不同物质的吸热能力”的实验中：
(1)除了图中已经呈现的器材，还需要使用到的测量工具有天平和_______。
秒表
(2)在两个完全相同的烧杯中分别装入________(选填“质量”或“体积”)、初温都相同的水和煤油。
(3)加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过___________来判断的。
(4)根据实验数据绘制温度与时间的关系图像，如图乙所示，则____的吸热能力更强。
质量
加热时间
水
【拓展设问】
(5)实验结束后，爱动脑筋的小志发现在不改变实验器材的情况下，通过比较水和煤油的温度也能判断出这两种物质的吸热能
力。请你帮助小志写出实验的依据：________________________
______________________________________________________________________________________________________________。
相同质量的不同物质吸收相同的热量(即加热相同的时间)，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强
物质的比热容
2．(2024·贵阳期中)下列哪种情况，物质的比热容会发生变化
( )
A．一杯水倒掉一部分
B．水被加热后
C．水凝固成冰块
D．将冰块砸碎
C
3．对于同一物态的某种物质，根据c＝ 可知 ( )
A．比热容跟热量成正比
B．比热容跟质量成反比
C．比热容跟温度变化成反比
D．吸收或放出的热量跟质量与温度变化的乘积之比是个恒量
D
4．冰的比热容是2.1×103 J/(kg·℃)，其物理意义是__________
_____________________________________________。若冰熔化掉一半，则剩余的冰的比热容将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
1 kg的冰温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)的热量是2.1×103 J
不变
比较物体吸收热量多少
5．同时用相同的酒精灯加热质量相等、初温相同的水和食用油，食用油的温度总是升高得快些。则在相同时间内 ( )
A．水吸收的热量较多
B．食用油吸收的热量较多
C．水和食用油吸收的热量一样多
D．无法比较水和食用油吸收热量的多少
C
6．根据表中数据，下列说法正确的是 ( )
A.不同物质的比热容一定不相同
B．液体的比热容一定比固体的大
C．物质状态改变，其比热容不变
D．质量相同的水和砂石升高相同温度，
水吸收的热量较多
物质 比热容c/[×103 J·(kg·℃)-1]
水 4.2
煤油 2.1
色拉油 1.97
冰 2.1
砂石 约0.92
D
7．(多选)用两个完全相同的电加热器分别给质量相同的甲、乙两种液体加热，加热过程中温度随时间变化的图像如图所示，从图中可看出 ( )
A．液体甲的比热容大
B．升高相同的温度，液体乙吸热多
C．升高相同的温度，液体乙用时长
D．加热相同时间，液体甲升高的温度低
AD
[变式题]初温、体积相同的两块金属甲、乙放出了相同热量，甲的末温比乙的低；若初温相同的甲、乙吸收相同热量Q1，则
( )
D
8．(贵阳期中)为比较水和食用油的吸热能力，小康用图甲、乙两套完全相同的装置，分别给质量、初温相同的水和食用油同时加热。
(1)实验中，实验器材的组装顺序是___________(选填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)加热相同时间后，小康发现烧杯中的水的温度比食用油的低，于是得出了“水的吸热能力比食用油的强”的结论，他作出这样判断的依据是____________________________________________
__________________________________________________。
自下而上
实验中，初温相同，加热相同的时间，末温低(或温度变化小)的物质吸热能力强
【装置改进】同组的小丽对小康的装置进行了改进，设计了如图丙所示的装置，这样做的好处是___________________________
______________________________。
便于控制相同时间内，水和食用油吸收的热量相同
9．(2024·遵义三模)将质量相同的甲、乙两块金属块加热到相同的温度后，放到表面平整的冰块上，经过一段时间，冰块不再熔化时的情形如图1所示，此时金属块与冰块温度相同。若甲的温度随时间变化关系如图2所示，请在图2中画出乙的温度随时间变化的大致图像。(共16张PPT)
小专题二 热量的综合计算
一般吸、放热问题
【方法指导】解答此类计算题时，要明确热量计算的有关公式。(1)物体的吸热公式：Q吸＝cm(t2－t1)；(2)物体的放热公式：Q放＝cm(t1－t2)；(3)燃料的放热公式：Q放＝mq或 Q放＝Vq；(4)热平衡问题：在热传递过程中，若不计热量损失，则有Q吸＝Q放。
1．(2024·遵义期中)用燃气壁挂炉将质量为2 kg的水从35 ℃加热到65 ℃，水吸收的热量是_______________J。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
2．灶上的锅中装有3 kg、初温为41 ℃的水，当水吸收了7.56×105 J的热量后，水温升高了_______℃。[当地为标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
2.52×105
59
3．(2024·贵阳期中)在一个标准大气压下，一质量为2 kg的金属块，被加热到500 ℃后，立即投入质量为1 kg、温度为20 ℃的冷水中，不计热量损失，最终水的温度升高了30 ℃。水吸收的热量为___________J，该金属块的比热容为__________J/(kg·℃)。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
1.26×105
0.14×103
4．用稳定的热源给一个1 kg的物体均匀加热，得到它的熔化图像如图所示，已知该物体在固态时的比热容为0.3×103 J/(kg·℃)，则该物体在固态时的比热容与液态时的比热容之比是______，物体在CD段吸收的热量是___________J。
1∶6
3.6×104
5．(2024·贵阳段考)一大锅里装有温度为30 ℃、质量为50 kg的水，当地气压为标准大气压，某同学用煤对水加热，当水刚好沸腾时，便停止加热，用煤1.2 kg。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤＝3×107 J/kg。求：
(1)水从30 ℃到刚沸腾时，水吸收的热量。
(2)完全燃烧1.2 kg煤放出的热量。
(3)此次烧水过程中损失的能量。
解：(1)已知标准大气压下水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃，则水从30 ℃到刚沸腾时吸收的热量为Q吸＝c水m水(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(100 ℃－30 ℃)＝1.47×107 J；
(2)煤完全燃烧放出的热量为Q放＝mq煤＝1.2 kg×3×107 J/kg＝3.6×107 J；
(3)此次烧水过程中损失的能量为Q＝Q放－Q吸＝3.6×107 J－1.47×107 J＝2.13×107 J。
热效率的综合计算
6．(2024·四川达州)在1个标准大气压下，小明用天然气灶将质量为1 kg的水，从20 ℃加热到沸腾，水吸收的热量是_________J。他家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡耗水20 kg，热水器进水温度是22 ℃，出水温度是42 ℃，他这次洗澡消耗天然气________m3。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝3.2×107 J/m3]
3.36×105
0.075
7．全球汽车保有量在迅速增长，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1 t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧可供1×106 kg的水温度升高____℃；汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高1.5%，全球每年可以节约___________kg燃油，从而减小全球的碳排放，为环保作出贡献。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，汽油的热值为4.6×107 J/kg]
23
1×1011
8．[炉具类]用炉子烧水时，将质量为10 kg的水从20 ℃加热到80 ℃，燃烧了0.3 kg的焦炭。则：[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q焦炭＝3.0×107 J/kg]
(1)水吸收的热量是多少？
(2)0.3 kg焦炭完全燃烧放出的热量是多少？
(3)炉子烧水的效率是多少？
解：(1)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃－20 ℃)＝2.52×106 J；
(2)0.3 kg焦炭完全燃烧放出的热量：Q放＝m′q焦炭＝0.3 kg×3.0×107 J/kg＝9×106 J；
9．[热机类]如图所示是一款国产无人驾驶汽车图片。汽车自动驾驶时使用雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况。若该汽车在平直的高速公路上匀速行驶4.6 km，消耗汽油0.25 kg，行驶过程中发动机牵引力一直为1 000 N，则这段运动过程中：(汽油的热值取q＝4.6×107 J/kg)
(1)汽车发动机所做的有用功是多少焦耳？
(2)汽油完全燃烧放出多少焦耳热量？
(3)汽车发动机效率为多少？
解：(1)汽车发动机所做的有用功为W有＝Fs＝1 000 N×4.6×103 m＝4.6×106 J；
(2)汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝0.25 kg×4.6×107 J/kg＝1.15×107 J；
10．[太阳能热水器类]太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置。如表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，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10 h内吸收的热量。
(2)该太阳能热水器的能量转化效率。
(3)请写出太阳能热水器代替燃气热水器的优点。(至少写出一条)
太阳照射时间/h 10
装水量/kg 100
吸热板面积/m2 2.5
水升高的温度/℃ 50
水的比热容/[J·(kg·℃)-1] 4.2×103
太阳辐射功率/[J·(m2·h)-1] 1.68×106
解：(1)水在10 h内吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J；
(3)优点有节能、无污染等(合理即可)。(共18张PPT)
第四节 跨学科：热机效率和环境保护
燃料的热值
定 义：人们把某种燃料______燃烧释放的______与所用燃料的______之比，叫做这种燃料的热值，用字母______表示。
单 位：在国际单位制中，热值的单位是______；对于气体燃料而言，还经常用____来表示热值的单位。
热量计算公式：对于固体、液体燃料，Q＝______；对于气体燃料，Q＝______。
完全
热量
质量
q
J/kg
J/m3
mq
Vq
热机效率
定 义：热机运转中，做_______与燃料_______所释放能量的_______称为热机效率。
提高热机效率的主要途径：减少热机工作中的___________。首先要减少燃烧过程中的________；其次要尽量_____________，并选用优良的润滑材料__________。
有用功
完全燃烧
比值
各种能量损失
热量损失
简化机械传动部分
减小摩擦
燃料的热值
1．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
2． 艾灸是中华医学的瑰宝。如图，某次艾灸过程中所使用的艾条的热值为1.8×107 J/kg，它表示的物理意义是___________________________________________J。若本次艾灸过程完全燃烧了一根质量为0.1 kg的艾条，则放出的热量是_________J。
1 kg的艾条完全燃烧放出的热量为1.8×107
1.8×106
3．完全燃烧0.1 m3的天然气，放出的热量为________J。若小明家一年使用的天然气完全燃烧放出的热量为4.2×1010 J，则小明家一年使用的天然气的体积为_______m3。(q天然气＝4.2×107 J/m3)
4.2×106
1 000
热机效率
4．(多选)对于热机效率的理解，下列说法正确的是 ( )
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少
B．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的高
C．热机的效率越高，说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
AB
5．如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是 ( )
A．25% B．40% C．75% D．35%
D
6．下列措施中不能提高热机效率的是 ( )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．减少烟气带走的热量
C．减小摩擦，合理保养
D．增加热机的工作时间
7．一台汽油机完全燃烧1 kg汽油放出的热量中损失的热量为3.68×107 J，则汽油机获得的有用机械能为__________J，汽油机的效率为________。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
D
9.2×106
20%
环境保护
8．(贵阳期末)随着科技的不断进步，新能源汽车逐渐代替了传统的燃油汽车，这是因为新能源汽车 ( )
A．噪声大 B．效率低
C．污染小 D．能耗大
C
热值和热量的综合计算易错
9．完全燃烧140 g焦炭所放出的热量有60%被初始温度为10 ℃、质量为10 kg的水吸收，则水吸收的热量为___________J，水温将升高到______℃。[q焦炭＝3.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，在1个标准大气压下]
2.52×106
70
10．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是 ( )
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
B
11．燃气热水器将质量为30 kg、温度为15 ℃的水加热到65 ℃，消耗天然气0.18 m3，在此过程中水吸收的热量是__________J，热水器烧水时的效率是_______。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
[变式题](遵义一模)在探究水的沸腾特点时，小明用酒精灯给初温为20 ℃、质量为200 g的水加热至80 ℃，若酒精灯的加热效率为30%，则此过程中会消耗酒精_____g。[q酒精＝3.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
6.3×106
87.5%
5.6
12．为了“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”，小华设计如图甲、乙所示的实验：在两个燃烧皿中放入质量相同的两种燃料，分别加热质量______(选填“相等”或“不相等”)的两杯水，燃料全部燃烧后，通过比较_______________来比较两种燃料放出热量的多少。实验结束后画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，则燃料____(选填“1”或“2”)的热值较大。
相等
水的温度变化量
1
13．(2024·贵阳段考)某型号汽车发动机的能量流向图如图所示，该汽车的效率为_____。该发动机完全燃烧0.2 kg的汽油能够释放的能量中可以获得__________J的有用功。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
30%
2.76×106
14．明明爸爸驾驶汽车在平直的公路上以恒定功率匀速行驶一段距离后，消耗汽油0.6 kg。已知该汽车汽油机的热机效率为30%，汽车行驶时汽油机提供的动力恒为1 200 N，汽油的热值为q＝4.6×107 J/kg。求：
(1)0.6 kg汽油完全燃烧放出的热量。
(2)明明爸爸驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶的距离。
解：(1)汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.6 kg×4.6×107 J/kg＝2.76×107 J；
15．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是 ( )
A．9∶5 B．5∶6 C．5∶9 D．6∶5
A(共18张PPT)
第2课时 比热容的应用及热量的计算
比热容的应用
水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，由于水的比热容较______，一定质量的水升高(或降低)一定的温度时，吸收(或放出)的热量较________，常常被用作“冷却剂”或“散热剂”。
热量的计算
根据比热容公式可知，热量的计算式是________，若用t1、t2分别表示物质的初温度、末温度，吸热公式：Q吸＝__________，放热公式：Q放＝__________。
大
多
Q＝cmΔt
cm(t2－t1)
cm(t1－t2)
比热容的应用
1．(2024·江苏连云港改编)沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的 ( )
A．内能大
B．温度高
C．密度大
D．比热容大
D
2．水具有比热容大的特点。下列生活和生产中的现象与此特点无关的是 ( )
A．海边昼夜温差较小
B．空调房里放盆水可增加空气湿度
C．初春的晚上向秧田里灌水防冻
D．用水来冷却汽车发动机
3．(2025·毕节模拟)严冬，人们常用热水取暖，这是因为水具有较大的________(选填“密度”或“比热容”)。
B
比热容
热量的计算
4．质量相同的两个物体由于吸热而升温，若它们的比热容之比为1∶2，升高的温度之比为3∶2，则它们吸收的热量之比为
( )
A．3∶1 B．4∶3
C．1∶3 D．3∶4
[变式题](2024·遵义期中)1标准大气压下，用电热壶将1 kg初温为20 ℃的水烧至沸腾，水吸收的热量为______________J。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
D
3.36×105
5．水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，1 kg的水温度从50 ℃ 降低到20 ℃，放出的热量是 ( )
A．4.2×103 J
B．8.4×104 J
C．1.26×105 J
D．2.1×105 J
C
6． 质量为2 kg的某种物质温度从20 ℃升高到40 ℃，吸收的热量是1.88×104 J，该物质的比热容是多少？
忽略水沸腾时温度不变的特点
7．在标准大气压下，质量为1 kg、初温为20 ℃的水吸收了3.78×105 J的热量后，其温度为[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] ( )
A．80 ℃
B．90 ℃
C．100 ℃
D．110 ℃
C
8． 在沿海地区，炎热、晴朗的天气里常常出现
“海陆风”，当出现如图所示风向时，通常( )
A．发生在白天，且陆地温度较高
B．发生在白天，且海水温度较高
C．发生在夜晚，且陆地温度较高
D．发生在夜晚，且海水温度较高
D
9． (2024·贵阳期末)将质量相同、初温均为20 ℃的铝、铜两个金属球(c铝>c铜)浸没在沸水中煮足够长时间，则先达到90 ℃的是____(选填“铝”或“铜”)球。
铜
[变式题1](贵阳期中)两块温度相同的铁块，吸收相同的热量后
( )
A．质量大的铁块的温度一定高
B．质量大的铁块的温度一定低
C．质量大的铁块的温度可能高
D．两块铁块的温度不可能相同
B
[变式题2](贵阳期中)质量相等、初温相同的铁块和铜块(已知c铁>c铜)，使它们吸收相同的热量后彼此接触，则 ( )
A．热量从铁块传到铜块
B．热量从铜块传到铁块
C．铁块和铜块间无热传递发生
D．条件不足，无法确定
B
10．甲、乙两个物体的质量都为1 kg，丙物体的质量为2 kg，三个物体温度都升高1 ℃，吸收的热量如图所示，则甲物体的比热容为__________J/(kg·℃)；甲、乙、丙三个物体的比热容由大到小的顺序排列为___________________。
3×103
c甲＞c乙＞c丙
11．一质量为3 kg、初温为590 ℃的铁块，当温度降到30 ℃时放出了7.56×105 J的热量。求：
(1)铁的比热容为多少？
(2)餐馆里有一道美食叫“铁板牛肉”，将2 kg的铁板加热到130 ℃，再将九成熟的牛肉片盛放在铁板上，等铁板温度降到60 ℃时，牛肉片已十成熟了，铁板在此降温过程中放出的热量为多少？
(2)铁板在此降温过程中放出的热量Q放′＝cm′(t1′－t2′)＝0.45×103 J/(kg·℃)×2 kg×(130 ℃－60 ℃)＝6.3×104 J。
12． 小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2 kg的水和0.3 kg的另一种液体进行加热，根据得到的实验数据绘制出如图所示的关系图像，则水在16 min内吸收的热量为_____________J，另一种液体的比热容为__________J/(kg· ℃)。[c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)]
2.52×104
1.4×103
[变式题]将装有热水的杯子放入冷水中，冷、热水的温度随时间变化的图像如图。由图像可知，曲线____表示冷水的温度随时间变化的情况。若冷水的质量为500 g，则冷水在此过程中吸收的热量为____________J。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
②
4.2×104(共19张PPT)
第三节 热机
热机
热 机：将燃料燃烧时释放的内能转化为_____能的发动机。
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生_____的热机，叫做内燃机。内燃机中最常见的是_____机和_____机。
机械
动力
汽油
柴油
汽油机
冲 程：汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个______(或行程)，汽油机的工作过程由______冲程、_____冲程、____冲程、______冲程四个冲程组成。
能量转化：______冲程中，机械能转化为内能；______冲程中，内能转化为机械能。
冲程
吸气
压缩
做功
排气
压缩
做功
汽油机与柴油机的比较
种类 项目 汽油机 柴油机
顶部构造 __________________ ____________
吸入气体 ____________________ ____________
点火方式 ____________________ ____________
主要缺点 效率低、汽油贵 笨重
应用 小型汽车、摩托车 载重汽车、大型拖拉机
火花塞
喷油嘴
汽油和空气的混合气体
空气
点燃式
压燃式
热机
1．(2024·贵阳段考)近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是 ( )
A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船
C．国产大飞机C919 D．长征系列运载火箭
A
2． 如图所示，试管里盛有适量的水，加热试管使水沸腾，观察到小叶轮旋转起来。这个实验说明燃料的化学能转化为____能，传递给水，水沸腾变成水蒸气，水蒸气驱动小叶轮转动，水蒸气的内能转化为小叶轮的______能。热机就是利用这个原理来工作的。
内
机械
汽油机
3．(2024·江苏常州)四冲程汽油机中，将内能转化为机械能的是
( )
A．吸气冲程 B．做功冲程
C．压缩冲程 D．排气冲程
B
4．如图所示是四冲程汽油机工作示意图，其中图____是汽车获得动力的冲程；甲、乙、丙、丁四个图中一个工作循环顺序是____________________。
丁
乙、甲、丁、丙
5．如图所示是某汽油机工作循环中的某一个冲程，关于这个冲程的说法正确的是 ( )
A．是做功冲程
B．内能转化为机械能
C．被压缩的物质是空气
D．靠飞轮惯性完成
D
柴油机
6． 如图所示，这是一个_________(选填“柴油机”或“汽油机”)模型。家用汽车一般选用_________(选填“柴油机”或“汽油机”)作为发动机。
柴油机
汽油机
7．下面关于汽油机和柴油机的说法中，错误的是 ( )
A．汽油机和柴油机使用的燃料不同
B．汽油机和柴油机做功冲程都是将内能转化为机械能
C．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
D．汽油机和柴油机的点火方式没有差别，完全相同
D
根据转速计算做功次数易错
8．如图所示是某单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_______冲程；如果这台汽油机的飞轮转速是3 600 r/min，则它每秒做功______次。
做功
30
9．(多选)下列关于“热机”的说法中，正确的是 ( )
A．热机是把机械能转化为内能的装置
B．四冲程汽油机在工作时，进、排气阀同时关闭的是压缩和做功冲程
C．热机常用水作冷却剂，是因为水的沸点高
D．火箭发动机属于热机
BD
10．在冬天，人们常常通过搓手取暖，这个过程中的能量转化与四冲程内燃机的哪个冲程相同 ( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
B
11． 如图所示，甲图中活塞迅速下压后棉花燃烧，乙图中点火后橡胶塞飞出。“活塞压缩空气”和“使橡胶塞飞出”的两个过程相比汽油机，下列说法正确的是( )
A．都相当于做功冲程
B．都是机械能转化为内能
C．都是内能转化为机械能
D．甲相当于压缩冲程，乙相当于做功冲程
D
12． 2025年3月10日，我国用长征三号乙运载火箭，成功将通信技术试验卫星十五号发射升空。高温高压燃气推动火箭升空过程的能量转化与热机_______冲程的能量转化相同。
做功
13． 为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向左运动，2 s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会_____(选填“增大”或“减小”)，其能量转化与内燃机的_______冲程相同。
减小
做功
14．(贵阳期中)汽油机的压缩冲程和做功冲程中，气缸内的气体内能都在发生相应的变化。请在坐标图中画出从压缩冲程开始到做功冲程结束时，气缸内的气体内能E随时间变化的大致图像。
15．(2024·山东日照改编)有一种小型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500 J，曲轴的转速是300 r/min，每分钟消耗汽油5 g，做功______次，则该内燃机的功率是_______W。
【点拨】热机完成1个工作循环，经过4个冲程，活塞往返2次，飞轮转动2周，燃气对外做功1次，根据比例关系求出活塞所做的功，再利用P＝ 求出功率。
150
1 250
