第16讲 内能 内能的利用
第1节 比热容 分子动理论 内能
__基础巩固
1. (2025河北)下列现象属于扩散的是( )
A. 花香四溢 B. 破镜难圆
C. 气体压缩 D. 柳絮飞扬
2. (2025安徽)下列现象中能够说明分子间有引力的是( )
A. 液体很难被压缩
B. 铁丝很难被拉伸
C. 墨水在热水中扩散得较快
D. 水与酒精混合后总体积减小
3. (2025湖南省卷)如图所示的实验中,浓氨水和无色酚酞溶液没有直接接触,但观察到纸花变红,这一现象表明( )
第3题图
A. 分子间存在引力
B. 分子间存在斥力
C. 分子可以用肉眼观察
D. 分子在不停地做无规则运动
4. (2025贵州)为保护餐桌桌面,在将盛有高温菜、汤的餐具放上餐桌前,往往先在桌面上放置隔热垫,这主要是从下列哪个方面防止桌面遭受损坏( )
A. 静电 B. 热传递
C. 压力 D. 噪声
5. (2025连云港)关于内能,下列说法正确的是( )
A. 0 ℃的物体没有内能
B. 内能大小与温度无关
C. 具有机械能的物体不一定有内能
D. 物体具有内能,也可以同时具有机械能
6. [地方特色](2025云师大实验一模改编)(多选)宣威小炒肉是云南著名的传统菜肴,关于在烹饪中下列说法正确的是( )
A. 炒锅一般用铁制造,主要利用了铁的导热性较好这一特性
B. 肉片用多种配料腌制入味,利用了分子在不停地做无规则的运动
C. 在翻炒的过程中,肉片内能增加主要是通过热传递实现的
D. 在翻炒的过程中,肉片的温度升高,所含热量增大
7. (2025广东省卷)明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜,文火慢炒,透出香气”,用“文火”改变内能的方式属于________(选填“做功”或“热传递”);“透出香气”是因为分子在______________________;温度越高,分子热运动越________.
8. (2025曲靖麒麟区统测)汽车发动机工作时,会产生大量的热量,为让它正常工作,需要对它进行冷却,“水冷”是冷却方式之一,这是因为水的________较大;为了使冷却效果更好,大多数汽车防冻冷却液是以水和乙二醇为原料混合而成的,二者混合后实际的总体积小于混合前水和乙二醇的总体积,这说明____________________.
9. (2025保山市统测改编)温泉的出水口温度为90 ℃,流经散热系统后水温降至50 ℃.若1小时内有5 t温泉水被降温,则该过程释放的热量为________J;当水温下降过程中,水的比热容________(选填“增大”“减小”或“不变”).[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
10. (2024安徽改编)一保温杯中装有质量为200 g、温度为25 ℃的水.将一个质量为100 g、温度为100 ℃的金属块放入杯中,金属块的内能________(选填“变大”“变小”或“不变”),一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30 ℃.假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则该金属块的比热容为________ J/(kg·℃).
11. (2025天津)在比较不同物质吸热情况的实验中,用额定功率为300 W 的电加热器加热水, 如图所示.在电加热器正常工作时,获得的数据如下表.已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),求:
物质 质量/kg 初温/℃ 加热时间/s 末温/℃
水 0.3 20 120 40
(1)水吸收的热量;
(2)电加热器的效率.
第11题图
__能力提升
12. (2025苏州)如图甲,两个相同的容器中分别装有液体a、b,液体a的质量大于b的质量.用两个电热丝分别对液体a、b加热,电热丝R1的阻值大于R2的阻值,工作电压相同,且电热丝产生的热量均被液体吸收,液体a、b温度随时间的变化关系如图乙.下列说法正确的是( )
第12题图
A. a、b为同种物质
B. a的比热容小于b的比热容
C. 相同时间内a、b吸收的热量相等
D. R1的电功率大于R2的电功率
13. [设计性实验](2023云南21题)夏天,进入被烈日暴晒的车内会感觉闷热,但黑色和白色车内的闷热程度不一样.小明猜想黑色材料的吸热效果比白色材料的好.他利用规格和材质相同的黑色、白色卡纸各1张,相同的空矿泉水瓶2个,相同的温度计2支,橡皮泥若干进行实验.他先用白色和黑色的卡纸以相同的方式分别将两个矿泉水瓶包裹起来;再将2支温度计分别插入2个矿泉水瓶中,让温度计露出瓶口一段长度以方便读数,用橡皮泥密封住瓶口.接下来的操作是:____________________________________________________________________________________________________________,通过实验数据分析可得结论:如果__________________________________________________________,则说明黑色材料的吸热效果较好.
14. (沪科习题改编)冬天来临,小明家开始供暖,他家房子的空间为240 m3,供暖时房间的进水温度为 45 ℃,出水温度为35 ℃,每小时通过他们家的水质量为130 kg,地暖放出的热量有30%被房间的空气吸收,房间通风后空气温度为10 ℃,房间内的空气密度取 1.29 kg/m3,比热容为1.0×103 J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).求:
(1)房间内空气的质量.
(2)地暖1 h内放出的热量.
(3)通风后关闭窗户,1 h后房间内空气温度升高到多少摄氏度?(结果保留一位小数)
第2节 能量的转化与守恒 热机
1. (2025连云港)运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有( )
A. 较大的热值 B. 较低的沸点
C. 较大的比热容 D. 较高的凝固点
2. (2025天津)我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%.在柴油机的四个冲程中,内能转化为机械能的是( )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
3. (2025湖北省卷)如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图.输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧,产生气体喷出推动火箭前进.下列说法正确的是( )
第3题图
A. 燃料燃烧时内能转化为化学能
B. 燃料箱燃料减少,燃料热值不变
C. 燃烧放出热量越多,燃料热值越大
D. 火箭前进时,燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
4. (2025昆明西山区一模改编)(多选)如图所示,用酒精灯对试管加热,等水沸腾后,可以看到软木塞被顶跑.下列说法正确的是( )
第4题图
A. 用酒精灯加热试管中水的过程中,水的内能增大
B. 用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
C. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
D. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的排气冲程
5. (2025山东省卷)2025年1月,中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运行.在核聚变过程中核能转化为内能,但内能却不能自发地转化为核能,说明能量的转化具有________性;在能量转化和转移的过程中,能量的总量保持________.
6. (2025昆明盘龙区一模改编)如图所示,工作中的四冲程汽油机正处于________冲程;汽油机完成一个循环时,需要消耗汽油0.2 kg,这些汽油完全燃烧放出的热量为________J.[q汽油=4.6×107 J/kg]
第6题图
7. (2025龙东)质量为1 kg的酒精和1 g的酒精的热值是________(选填“相同”或“不同”)的;若完全燃烧420 g的酒精放出的热量全部被水吸收,可使________kg的水温度从30 ℃升高到90 ℃.[酒精的热值为3.0×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
8. (2025苏州)用煤气炉将4 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,消耗煤气0.05 kg.已知煤气的热值为4.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).求:
(1)水吸收的热量;
(2)煤气完全燃烧放出的热量;
(3)煤气炉加热的效率.
参考答案
第1节 比热容 分子动理论 内能
1. A 2. B 3. D 4. B 5. D 6. ABC
7. 热传递 不停地做无规则运动 剧烈
8. 比热容 分子间有间隙 9. 8.4×108 不变
10. 变小 0.6×103
11. 解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.3 kg×(40 ℃-20 ℃)=2.52×104 J
(2)电加热器消耗的电能
W=Pt=300 W×120 s=3.6×104 J
电加热器的效率
η=×100%=×100%=70%
12. B
13. 将2个矿泉水瓶同时放在太阳下的同一地点晒相同时间,分别读出2支温度计的示数,进行比较 黑色卡纸包裹的矿泉水瓶对应的温度计示数大于白色卡纸包裹的矿泉水瓶对应的温度计示数(合理即可)
14. 解:(1)房间内空气的质量
m空=ρ空V空=1.29 kg/m3×240 m3=309.6 kg
(2)地暖1 h内放出的热量
Q放=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×130 kg×(45 ℃-35 ℃)=5.46×106 J
(3)空气吸收的热量
Q吸=Q放η=5.46×106 J×30%=1.638×106 J
这些热量可以使房间升高的温度
Δt′==≈5.3 ℃
1 h后房间内的空气温度
t末=t初+Δt′=10 ℃+5.3 ℃=15.3 ℃
第2节 能量的转化与守恒 热机
1. A 2. C 3. B 4. AC
5. 方向 不变 6. 压缩 9.2×106 7. 相同 50
8. (1)8.4×105 J (2)2.1×106 J (3)40%