第5节 物体的内能
第1课时 内能及其改变
01 知识管理)
1．内能
定 义：物体内部所有分子热运动的__动能__和__势能__的总和。
影响因素：对同一个物体，温度越高，分子热运动加__快__，内能__增大__。由于物体的内能与温度有关，因此内能也俗称为__热能__。
注 意：一切物体不论温度高低，都具有内能。
2．物体内能的改变
改变方法：__做功__和__热传递__。这两种方法对改变物体的内能是__等效__的。
注 意：判断内能的改变方式，关键是看物体内能是发生转移还是转化，转移的属于热传递；转化的属于做功。
02 基础题)
1．关于内能，下列说法中正确的是(D)
A．运动的物体具有内能，静止的物体不具有内能
B．具有机械能的物体不一定具有内能
C．零摄氏度的冰块没有内能
D．一切物体都有内能
2．下列关于热量的描述中，正确的是(C)
A．热量就是指物体具有多少的内能
B．温度越高的物体，具有的热量越大
C．热量是指物体在热传递过程中内能的变化量
D．热量是从内能大的物体传给内能小的物体
3．(舟山中考)下列各项都能使下图瓶内铁屑内能增加，其中属于做功的是(A)
A．不断晃动瓶子
B．用酒精灯加热
C．用手捂瓶子
D．在烈日下照射
4．“热”字有着多种含义，有时表示热量，有时表示内能，有时表示温度。请说出下列几种现象中，“热”字所表示的含义。
(1)盛夏，我们感到天气很热。__温度__
(2)液化气燃烧时产生热。__热量__
(3)雪融化成水时要吸热。__热量__
(4)摩擦生热。__内能__
5．(烟台中考)如图所示，“钻木”能“取火”，说明__做功__可以改变物体的内能；“烤火”能“取暖”，说明__热传递__可以改变物体的内能。这两种方式在改变物体的内能上是__等效的__。
6．如图，用酒精灯加热弯曲的钢棒，发现杯内水的温度会升高，即水的内能会__增加__，这一实验表明用__热传递__的方法可以使物体的内能发生改变。
7．过春节时，人们总喜欢燃放鞭炮，其中有一种鞭炮无需用火点燃，只要稍用力将它甩向地面，鞭炮与地面发生碰撞时通过__做功__的方式，使它的内能__增大__，从而引爆鞭炮。
8．如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒底部，放入一小团浸有少量乙醚的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能__增加__(填“增加”或“减少”)，空气的内能是通过__做功__方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过__热传递__方式改变的。
03 中档题)
9．对于同一个物体，下列说法中正确的是(D)
A．物体的内能较大时，温度一定较高
B．物体温度高时有内能，温度低时不具有内能
C．物体的温度不变时，内能一定不变
D．物体的温度升高时，分子运动一定更激烈
10．关于温度、热量、内能，以下说法正确的是(C)
A．物体的温度越高，所含的热量越多
B．物体内能增加，一定是外界对物体做了功
C．一个物体吸收热量时，温度不一定升高
D．对物体做功，物体的温度一定升高
11．(杭州中考)将一高温物体与一低温物体接触达到相同温度(两物体与外界没有热量交换)，则有(B)
A．高温物体放出的热量一定大于低温物体吸收的热量
B．高温物体放出的热量一定等于低温物体吸收的热量
C．高温物体降低的温度一定大于低温物体升高的温度
D．高温物体降低的温度一定等于低温物体升高的温度
12．(沈阳中考)装着开水的暖水瓶，有时瓶内的水蒸气会把瓶塞顶起，在这个过程中，暖水瓶内的水蒸气对瓶塞做功，温度__降低__(填“升高”或“降低”)，内能__减小__(填“增大”或“减小”)。
13．内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能(即分子无规则热运动的动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能
量、原子核内的能量等。在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系。请回答下列问题：
(1)慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化？
答：__分子的势能__。
(2)加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化？
答：__分子的动能__。
(3)金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化？
答：__分子的动能和分子的势能__。
04 拓展题)
14．如图所示，在气缸A中密封有压缩空气，B是一种被销钉K锁住的活塞，C是一个温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，请你写出可能看到的一个现象，并进行解释。
例如：现象：活塞将向右运动；
解释：压缩空气膨胀做功，向右推动活塞。
现象：__温度计示数降低__；
解释：__空气膨胀对活塞做功，内能减小，温度降低__。
第2课时 比热容与热量的计算
01 知识管理)
1．比热容
定 义：单位质量的某种物质，温度升高__1__℃__所吸收的热量叫做这种物质的比热容。用符号__c__表示。
单 位：__焦/(千克·__℃)__，读作__焦每千克摄氏度__。
注 意：比热容反映的是物质吸、放热的能力，是物质本身的一种特性，与物体吸收的热量多少、温度高低及温度变化、物体的质量等无关。但同一种物质的状态不同，比热容也可以不同，如水和冰。
应 用： (1)质量相同的不同物质，升高(或降低)相同的温度，水的比热容大，吸热(或放热)__多__。如用水加热或散热，发动机用水冷却，暖气用水作媒介。(2)质量相同的不同物质，吸收(或放出)相同的热量，水的比热容大，温度变化__小__。如调节温度，海边的昼夜温差比沙漠的小。
2．热量计算
吸热公式：Q吸＝__cm(t－t0)__。
放热公式：Q放＝__cm(t0－t)__。
注 意：两种温度不同的物体混合时，可以利用公式Q吸＝Q放求解，但要认清混合温度的含义，混合温度既是吸热物体的末温，也是放热物体的末温。
02 基础题)
1．(杭州中考)关于比热容的概念，下列说法错误的是(C)
A．单位质量的某种物质，温度升高1 ℃所吸收的热量，叫做这种物质的比热容
B．单位质量的某种物质，温度降低1 ℃所放出的热量，也叫做这种物质的比热容
C．某种物质吸收或放出的热量越多，比热容越大，比热容与热量有关
D．各种物质都有自己的比热容，它是物质的特性之一
2．由比热容的公式c＝，判断下列哪种说法是正确的(D)
A．物质的比热容跟它的质量成反比
B．物质的比热容跟它的热量成正比
C．物质的比热容跟它的温度变化成反比
D．比热容是物质的特性之一，跟热量、质量、温度的变化等因素都无关
3．铁的比热容大于铜的比热容，质量相等的铁块和铜块放出了相等的热量，则(C)
A．铜块的末温高 B．铁块的末温高
C．铜块的温度降低得多 D．铁块的温度降低得多
4．质量相同的水和煤油各一杯，在相同的炉子上加热相同的时间后(B)
A．水比煤油温度升高得多
B．水比煤油温度升高得少
C．水和煤油温度升高得一样多
D．条件不足，无法判断
5．下列事例没有利用水的比热容大的是(B)
6．(株洲中考)图为海风形成的示意图，海风形成的根本原因是与海洋相比，陆地的(A)
A．比热容较小，在相同日照条件下升温较快，气温较高
B．比热容较小，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
C．比热容较大，在相同日照条件下升温较快，气温较高
D．比热容较大，在相同日照条件下升温较慢，气温较低
7．小林将质量为2千克的水从28 ℃加热至沸腾时测得水温为98 ℃，水吸收的热量是__5.88×105__焦耳。[c水＝4.2×103焦耳/(千克·℃)]
8．质量为200克的沙子，吸收9.2×103 焦的热量后，温度升高了50 ℃，则沙子的比热容为__0.92×103__焦/(千克·℃)，其物理意义是__1千克沙子温度升高或降低1__℃，吸收或放出的热量是0.92×103焦耳__。
03 中档题)
9．质量相等、初温相同的a和b两种液体，分别用两个相同的加热器加热(不计热量损失)，加热过程中温度随时间的变化图线如图所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是(B)
A．a的比热容大
B．b的比热容大
C．a、b的比热容相同
D．无法确定
10．(成都中考)小明根据下表所提供的数据得出了四个结论，其中正确的是(D)
几种物质的比热容/焦·(千克·℃)－1
水
4.2×103
水银
0.14×103
酒精
2.4×103
沙石
0.92×103
煤油
2.1×103
铝
0.88×103
冰
2.1×103
铜
0.39×103
A.液体的比热容一定比固体的比热容大
B．同种物质发生物态变化后，比热容不变
C．由于水的比热容大，白天海水温度比沙滩高
D．2千克的水温度升高50 ℃，吸收的热量是4.2×105焦
11．质量相等、温度相同的铜块和水放出相同的热量后，再把铜块放入水中后它们之间(B)
A．不发生热传递 B．热量由水传给铜
C．温度由铜传给水 D．热量由铜传给水
12．(黄石中考)一个质量为2克的烧红的铁钉，温度为600 ℃，若它的温度降低到100 ℃，释放的热量为__460__焦；若这些热量全部用于加热水，可使__100__克常温水的水温将升高1.1℃。[已知铁的比热容为0.46×103焦/(千克·℃)，水的比热容为4.2×103焦/(千克·℃)]
13．(益阳中考)下表列举了部分物质的比热容。
一些物质的比热容
物质
比热容
焦·(千克·℃)－1
物质
比热容
焦·(千克·℃)－1
水
4.2×103
铝
0.88×103
酒精
2.4×103
干泥土
约0.84×103
煤油
2.1×103
铁、钢
0.46×103
我国北方楼房中的“暖气”用水作为介质，把燃料燃烧产生的热量带到房屋中供人们取暖，这是利用了水的__比热容大__的性质；现有2千克的煤油吸收了4.2×104焦的热量后，它的温度将变化__10__℃。
14．(德阳中考)质量和初温相同的甲、乙两种液体，经同一加热器加热相同的时间后甲的温度大于乙的温度，则甲液体的比热容__小于__(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容。如果乙液体的质量为1千克，初温为20 ℃，加热一段时间后温度升高到50 ℃，吸收的热量为1.26×105焦，则乙液体的比热容为__4.2×103__焦/(千克·℃)。
15．亚飞家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住她家，这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温，并以此绘制出如图所示的“区域－温度”坐标图。
(1)从图中你发现__市中心__的温度最高，这种现象我们称为“城市热岛效应”。
(2)亚飞想起陆游的一句诗“城市尚余三伏热、秋光先到野人家”，说明在陆游的那个时代人们已经察觉到城市暖于郊区。分析城市“热岛效应”的主要原因，一是工厂、交通工具排放大量的废气，释放出许多__热量__；二是建筑物、马路中的沙石、水泥的__比热容__小，在相同的日照条件下温度上升明显；三是城市的水面小，吸热__少__(填“多”或“少”)；四是楼群林立，难以形成对流。
04 拓展题)
16．在一个标准大气压下，将质量为2千克、温度是30 ℃的水，吸收7.56×105焦的热量之后，温度升高到多少？
解：由Q吸＝cm(t－t0)＝cmΔt得Δt＝
Δt水＝＝＝90 ℃
90 ℃＋30 ℃＝120 ℃＞100 ℃，因为在标准大气压下水的沸点是100℃，所以水吸收7.56×105焦的热量之后，温度升高到100℃
第3课时 热机与热值
01 知识管理)
1．热机
特 点：通过做功把__内能__转化为__机械能__。
类 型：蒸汽机、__内燃机__、燃气轮机、喷气发动机等。
四个冲程：吸气冲程、__压缩__冲程、__做功__冲程和排气冲程。压缩冲程中__机械能__转化为__内能__，机械能减少，内能增加，温度升高；在做功冲程中，__内能__转化为__机械能__，内能减小，温度降低。
注 意：一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
2．热机效率
概 念：热机工作时，用来做__有用功__的能量与燃料完全燃烧放出的能量__之比__。
公 式：η＝×100%
3．燃料的热值
概 念：把__1__千克某种燃料__完全__燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位为__焦/千克__。气体燃料的热值单位是焦/米3。
公 式：Q放＝__qm__。(气体燃料完全燃烧放出热量的公式：Q放＝__qV__)
02 基础题)
1．如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是(A)
A．自行车 B．轮船 C．卡车 D．飞机
2．(乌鲁木齐中考)家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是(C)
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
3．(百色中考)四冲程汽油机正常工作时，把机械能转化为内能的冲程是(B)
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
4．(绍兴中考)如图所示是某轿车发动机的四冲程汽油机的一个工作循环示意图。表示做功冲程的是(C)
5．(绥化中考)下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序是(C)
A．甲乙丙丁 B．乙丙甲丁
C．丁丙乙甲 D．丁甲丙乙
6．(枣庄中考)如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是(B)
A．25% B．35% C．40% D．75%
7．(无锡中考)现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧__可燃冰__放出的热量多，1千克的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值__不变__(填“变大”“变小”或“不变”)。
8．(安徽中考)农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5千克的秸秆煤可放出__1.05×107__焦的热量；若这些热量完全被质量为100千克，初温为20 ℃的水吸收，可使水温升高到__45__℃[已知q秸秆煤＝2.1×107焦/千克，c水＝4.2×103焦/(千克· ℃)]。
03 中档题)
9．关于燃料的热值，以下说法中正确的是(A)
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料热值一定大
C．使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D．煤的热值大于干木材的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多
10．(江西中考)在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法正确的是(C)
A．燃气的内能减少，温度升高
B．燃气的内能增加，温度升高
C．燃气的内能减少，温度降低
D．燃气的内能增加，温度降低
11．焦炭的热值为3.0×107 焦/千克，它的物理意义是
__1千克的焦炭完全燃烧放出的热量为3.0×107焦__，完全燃烧__0.42__千克的焦炭放出的热量能把50千克水的温度升高60 ℃。[不计热量损失， 水的比热容为4.2×103焦/(千克· ℃)]
12．(镇江中考)如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于__做功__冲程，该冲程将__内能__转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功__10__次、飞轮转过__20__圈。
13．(绵阳中考)菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃至180 ℃之间。用天然气将质量为0.02千克的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了__6×103__焦热量，燃烧了__2.5×10－4__米3的天然气。[取c菜油＝ 2.0×103焦·(千克·℃)－1，天然气的热值为4×107焦/米3]
14．现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。
(1)某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是 120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕。汽油的热值是4.6×107焦/千克，每次做功耗油0.2克，气体一次膨胀对活塞做的功是__1__800__焦；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是__8.28×103__焦；排气过程中，废气温度__降低__，内能__减少__。
(2)汽油机的效率很低，主要原因之一是__废气__带走了大量的能量。
04 拓展题)
15．如图所示为某市某风景区山中的一段盘山公路照片。以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以36千米/时的速度匀速行驶，经过15分钟从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×103牛。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q＝4.6×107焦/千克，求：
(1)汽车上山时牵引力发挥的功率为多大。
解：已知v＝36千米/小时＝10米/秒
P＝W/t＝Fs/t＝Fv＝9.2×103牛×10米/秒＝9.2×104瓦
(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油。
解：t＝15分钟＝900秒
因为P＝W/t
所以牵引力所做的功：W＝Pt＝9.2×104瓦×900秒＝8.28×107焦
因为η＝W/Q，所以W＝ηQ＝ηqm
则m＝W/(qη)＝8.28×107焦/(4.6×107焦/千克×30%)＝6千克
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