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2024年中考物理一轮复习 专题05 内能、内能的利用（核心知识精讲课件）
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这是一份2024年中考物理一轮复习 专题05 内能、内能的利用（核心知识精讲课件），共60页。PPT课件主要包含了专题05，内能的利用，考情分析，知识建构，知识梳理，题型归纳，夯基·基础知识梳理，提升·必考题型归纳等内容，欢迎下载使用。
二、考情分析《内能、内能的利用》是中考必考内容。本单元在试卷中的体量和分值差距也较大，一般情况下有两个考题，有时和其他考点结合时也会出现三个考题的情况，考题所占分值在2-6分之间。考题形式多样，由选择题、填空题、实验探究题、综合计算题等。
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。细小的灰尘、空气中极小的水滴，极细的铁粉都是微小物体，而不是分子，它们仍然是由大量分子构成的宏观物体。
3.分子间有间隙实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。
这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。
1.实验探究—物质的扩散
在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀
在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀
把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深
空气和二氧化氮气体彼此进入对方
水和硫酸铜溶液彼此进入对方
气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象
2.扩散现象（1）定义：不同的物质相互接触时， 对方的现象叫扩散。（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在 ，也说明物质的分子间存在间隙。（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
永不停息地做无规则运动
扩散现象的认识和理解：（1）扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象；（2）不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，没有相互接触的物质，是不会发生扩散现象的；（3）扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质；（4）气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。
扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。
扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。
判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。
3.分子热运动（1）探究实验：物质的扩散
如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水
现象：红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢
分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈
分子热运动的意义：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。这种无规则运动叫分子热运动。分子热运动的特点：同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。0℃的物体分子照样做无规则热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时，分子热运动相对缓慢，但并没有停止，不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。
1.探究实验：分子间的作用力
将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开
现象分析：因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开
向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化
现象分析：虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力
结论：分子间存在相互作用的引力和斥力
2.对分子间引力和斥力的理解邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。
3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
（1）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。（2）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。（3）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以气体既没有固定的体积，也没有同定的形状，可以充满能够达到的整个空间。（4）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。
考向01 分子热运动与扩散现象
一、识别分子热运动（1）分子热运动是分子运动。所以，如果研究对象是宏观物体，则它的运动一定不是分子热运动；（2）分子热运动是自发的，不受外力影响，如果研究的运动受到外力作用的影响，则一定不是分子热运动。二、明确扩散概念：扩散是不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象。注意扩散现象的标识：不同物质、相互接触、彼此进入对方。三、温度对扩散现象的影响：讨论扩散的快慢，一般只考虑温度的影响；反之，看到温度不同，就应想到扩散得快慢不同。
【例1】（2023·长沙）下列现象能说明分子做无规则运动的是（ ）。A. 春风拂面，柳絮飞扬B. 晨曦微露，雾漫山野C. 百花齐放，花香四溢D. 天寒地冻，大雪纷飞
柳絮不是分子，属于宏观物体的运动
雾不是分子，属于宏观物体的运动
香味分子在空气中发生了扩散现象
大雪不是分子，属于宏观物体的运动
【变式1-1】（2023·兰州）打开中药包会闻到淡淡的药香味，这是___________现象。慢火熬制，等药汤沸腾后，药香味更加浓郁，这说明温度越高，分子的运动越___________（选填“剧烈”或“缓慢”）。捆扎药包的细绳很难被拉断，是因为分子间存在___________（选填“引力”或“斥力”）。
淡淡的药香味，是因为分子在不停地做无规则运动。温度越高，分子的无规则运动越剧烈
细绳很难被拉断，是因为分子间存在相互作用的引力
【变式1-2】（2023·齐齐哈尔）农历五月初五，人们喜爱煮茶叶蛋为节日增添一道美食。下列关于制作茶叶蛋所涉及的物理知识，说法正确的是（ ）。A. 煮熟鸡蛋是通过做功增大鸡蛋内能；B. 蛋壳能轻松被敲碎，说明蛋壳分子间不存在引力；C. 蛋清从白色变成褐色的原因是发生了扩散现象；D. 茶叶蛋在汤中越泡越咸，说明分子运动剧烈程度与温度无关
鸡蛋吸收热量，是通过热传递的方式来增大鸡蛋的内能
蛋壳能轻松被敲碎与蛋壳的结构有关，与分子间的作用力无关
汤的温度高，茶水分子和盐水分子的运动加剧，进入蛋中的盐分子就越多，因此越泡越咸，可知分子运动剧烈程度与温度有关
考向02 分子间相互作用力
【例2】（2023·无锡）如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物，该现象主要说明了（ ）。A. 分子间有空隙 B. 分子间存在吸引力C. 分子间存在排斥力 D. 分子处在永不停息的无规则运动中
【变式2-1】（2023·南京）关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（ ）。A. 原子是由质子和中子构成的；B. “地心说”提出太阳是宇宙的中心；C. 一个带正电的物体吸引轻小物体，说明轻小物体原来一定带负电；D. 两个表面光滑的铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间存在引力
【变式2-2】（2023·南通）端午时节，人们佩戴装有中药材的香囊，我们能闻到淡淡的药香，说明（ ）。A. 分子间有引力B. 分子间有斥力C. 分子是运动的D. 分子间有空隙
将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，甚至下方挂一重物也不分开，说明铅块之间存在着引力，进而说明分子间存在吸引力
原子是由原子核和核外电子组成的
“地心说”提出地球是宇宙的中心，“日心说”提出太阳是宇宙的中心
由于带电体能吸引轻小物体，所以一个带正电的物体吸引轻小物体，则轻小物体可能定带负电，也可能不带电
表面光滑的铅块相互紧压后会粘在一起，通过挤压使铅原子靠近，建立分子间的引力，然后会粘在一起，所以分子间存在引力
我们能闻到淡淡的药香，是香味分子发生了扩散现象，说明分子是运动的
1.分子动能和分子势能(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。2.内能（1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.对内能的理解内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。理解物体内能时，要注意以下三点：(1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。(2)任何物体存任何情况下都有内能。(3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。
4.影响物体内能大小的因素（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。（3）物体的内能还和物体的体积有关。存质量一定时，物体的休积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现（1）温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小；（2）物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。5.内能与机械能的区别与联系
1.热传递改变物体的内能（1）探究热传递改变物体内能
暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人
工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水
烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
现象归纳：温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
条件：不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向：由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
实质：是能量的转移，能量的形式并未发生变化
2.热量（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
对热量认识的三个误区：（1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。（2）热量只能有“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。（3）吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系。
3.做功改变物体的内能
迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧
向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
结论：（1）做功可以改变物体的内能；（2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加；物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少。
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
做功、热传递改变物体内能的实质（1）做功改变物体的内能的实质是能量的转化，即内能与其他形式的能的相互转化；（2）热传递改变物体内能实质上是能量的转移，即能量从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，无不同形式能量的相互转化；（3）不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能。例如，用手托起物理课本，虽然人对课本做了功，但课本的内能没有增加，增加的是课本的机械能。
5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系
考向01 内能的概念与内能大小的比较
不是“炙热”的物体才有内能（1）任何物体在任何情况下都有内能，不只是“炙热”的物体才有内能；（2）影响物体内能大小的因素有温度、质量、体积、状态、物质的种类，仅根据其中某一因素无法判断内能的大小。内能与机械能完全不同：（1）内能是微观和统计上的概念，而机械能是宏观上的概念；机械能与宏观物体的机械运动对应，内能与微观的热运动对应；（2）机械能与物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等有关；内能只与物体内分子热运动和分子间的相互作用有关。
【例1】（2023·宜宾）关于内能及其利用，下列说法正确的是（ ）。A. 一切物体都具有内能；B. 足球运动越慢，它的内能越小；C. 冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能；D. 热机的功率大，效率就一定高
内能为分子动能和分子势能之和，所以一切物体都具有内能
足球运动快慢，是机械能的大小变化，与内能大小无关
冬天搓手取暖，将机械能转化为内能，所以是通过做功的方式改变内能
热机的功率大，则做功快，与效率的高低无关
【变式1-1】（2023·郴州）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（ ）。A. 温度越高的物体，内能越大；B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能；C. 物体运动的速度越快，内能越大；D. ﹣20℃的冰块没有内能
物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系，温度高的物体，其内能不一定大
摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的
内能与物体运动的速度无关
【变式1-2】四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列说法中正确的是（ ）。A．烧杯a中的水的内能大于烧杯b中水的内能；B．烧杯c中的水的内能大于烧杯d中水的内能；C．烧杯a中的水的内能大于烧杯c中水的内能；D．烧杯d中的水的内能大于烧杯b中水的内能
a与b质量相同，b的温度高于a的温度，所以烧杯（a）中的水的内能小于烧杯（b）中水的内能
c与d质量相同，d的温度高于c的温度，所以烧杯（c）中的水的内能小于烧杯（d）中水的内能
a与c温度相同，c的质量大于a的质量，烧杯（a）中的水的内能小于烧杯（c）中水的内能
d与b温度相同，d的质量大于b的质量，所以烧杯（d）中的水的内能大于烧杯（b）中水的内能
考向02 改变物体内能的方式
（1）做功改变物体的内能：做功可以改变物体的内能有两层含义：外界对物体做功，则机械能转化为物体的内能；若物体对外界做功，则物体的内能转化为机械能。（2）判断内能改变方式的关键：判断物体内能的改变方式的关键是看内能改变过程中能量形式是否发生了变化。热传递是能量的转移过程，在此过程中能的形式不发生变化；做功的实质是能的转化过程，能量从一种形式转化成另一种形式。
【例2】（2023·连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）。A. 古人钻木取火B. 冬天双手摩擦取暖C. 一杯热水慢慢变凉D. 人从滑梯滑下臀部发热
【变式2-1】（2023·包头）如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（ ）。A. 水受热是通过做功方式改变内能B. 塞子被顶出，内能转化为机械能C. “白雾”是水汽化形成的D. 酒精消耗过程中热值变小
【变式2-2】（2023·天津）热爱劳动的津津学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”。烹饪时主要是通过 的方式来增大食材的内能（选填“做功”或“热传递”）；锅内冒出的大量“白气”是水蒸气______形成的小水滴（填物态变化名称）。
热传递改变物体内能，其主要特点是相互接触、两物体有温度差，热量从高温物体传递到低温物体。由此可见，符合条件的是：一杯热水慢慢变凉
水是通过吸收试管的热量，使内能增大，是通过热传递方式改变内能
塞子被顶出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能
“白雾”是水蒸汽液化形成的水珠
热值使燃料的一种特性，酒精消耗过程中热值不变
烹饪时锅下有燃料燃烧释放热量，锅中食物吸收热量，主要是通过热传递的方式来增大食材的内能
锅内冒出的大量“白气”是水蒸气变成的小水滴，是液化现象
考向03 温度、内能与热量辨析
（1）温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大；（2）热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。“热”不只是温度的高低，“热”在不同的语境中具有不同的含义：1）表示温度，如“今天很热”；2）表示“热量”，如“物体吸热”；3）表示内能，如“摩擦生热”，机械能转化为内能，这里的“热”指的是内能。
【例3】关于温度、热量、内能的关系，下列说法正确的是（ ）。A．冰熔化时吸收热量，内能增加，分子的运动越来越剧烈 B．物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量；C．对物体做功，它的内能一定增加，温度不一定升高 D．物体的温度升高，内能一定增加
【变式3-1】关于温度、热量和内能，下列说法正确是（ ）。A. 0℃的冰块内能为0 B. 温度高的物体含有的热量多C. 汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加 D. 两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
【变式3-2】（2023·郴州）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（ ）。A. 温度越高的物体，内能越大 B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能；C. 物体运动的速度越快，内能越大 D. ﹣20℃的冰块没有内能
冰熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，分子的运动与温度有关，所以分子运动剧烈程度不变
物体的温度升高，可是是外界对物体做了功，或者是从外界吸收了热量
对物体做功，如果同时向外传递热量，它的内能可能不变
物体的温度升高，内能一定增加
一切的物体都有内能，0℃的冰块内能不为0
热量是一个过程量，不能说含有热量
汽油机做功冲程气缸内燃气的内能转化为机械能，内能减少
热量从高温物体传给低温物体，两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
内能物体的所有分子动能和分子势能总和，与物体运动的速度无关
一、比较不同物质的吸热能力
1.探究不同物质吸热能力【实验目的】探究不同物体的吸热能力。【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。【实验步骤】一、按图组装器材。
1.探究不同物质吸热能力二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
1.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做这种物质的比热容，用符号c表示。2.定义式：3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。5.一些常见物质的比热容
6.对比热容的理解（1）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做这种物质的比热容，用符号c表示。比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。
7.比热容的应用（1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。（2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。（3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。
7.比热容的应用（4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。（5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。
（1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；（2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）m—质量，单位：千克（kg）△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
考向01 比热容概念及应用
1.属性物质在任何条件下都具有的、不变的性质，如质量，不随外界的条件的变化而变化。特性一种物质区别于其他物质的性质，在外界条件变化时会发生变化，比如比热容是物质的已知特性，会随物质状态的变化而变化。2.比热容图像（1）等时分析法：作一条垂直于温度轴的直线，可以看出升高相同的温度时，加热时间的长短；（2）等温分析法：作一条垂直于时间的直线，可以比较加热时间相同时，温度升高的多少。3.水的比热容大的应用，主要有两个方面（1）一定质量的水吸收（或放出）很多的热量而自身的温度却变化不多，有利于调节温度；（2）一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸热（或放热）很多，常用作冷却剂或供热介质。
【例1】（2023·广州）以下过程不发生物态变化，初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末温比乙的低，那么初温相同的甲、乙放出相同热量（ ）。A. 甲的末温比乙的低，但无法判断甲、乙比热容哪一个大；B. 甲的末温比乙的高，但无法判断甲、乙比热容哪一个大；C. 甲的末温比乙的高，且可以判断甲、乙比热容哪一个大；D. 无法判断甲、乙的末温哪一个高，且无法判断甲、乙比热容哪一个大
【变式1-1】（2023·宜昌）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像如图，由图像可知（ ）。A. a液体比热容小；B. b液体是水；C. 0~3min内a液体吸收的热量少；D. 升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
【变式1-2】（2023·常德）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（ ）。A. 不同种类的物质，比热容一定不同；B. 比热容与物质物质的状态无关；C. 质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低；D. 沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大
初温相同的甲、乙放出相同热量，甲乙温度都降低，由于甲温度变化比乙温度变化慢，所以甲的末温比乙的末温高，但由于不知道甲乙两块金属的质量关系，所以无法判断甲、乙比热容哪一个大
质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，相同时间内吸收的热量相同，温度升高较慢的比热容较大，而水的比热容最大，因此a液体比热容大是水
b液体的比热容较小，根据Q=cmΔt可知，升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的
物质的比热容与物质的状态有关
质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高
相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少
考向02 探究不同物质吸热能力
（1）控制变量法：该实验中药注意三个变量：质量、温度、加热时间。分析时主要哪个量是变化的，哪些量是相同的；（2）转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。
【例2】（2023·益阳）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是_________；（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水______（选填“大”或“小”）；（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是________（请写出一条）。
【变式2-1】（2023·兰州）为了比较A、B两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法中正确的是（ ）。A. A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为2:1；B. A、B两液体的比热容之比为1:2；C. B液体的吸热能力比A液体的强；D. A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
温度计的玻璃泡接触了杯底
温度计玻璃泡碰到烧杯底部
加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱
各小组所用水质量不一样；初温不一样；酒精灯不完全相同；记录温度变化的时间间隔不一样
相同的加热装置，相同时间，吸收热量相同，则A、B吸收的热量之比为1:1
B的比热容小于A的比热容
A比热容较大，A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
【变式2-2】（2023·徐州）如图甲所示，在“探究冰的熔化特点”实验中，用温度和室温相同的水给碎冰加热。（1）在碎冰中插入温度计时，应使温度计的玻璃泡位于碎冰的（ ）；A．上部 B．中部 C．底部 D．都可以（2）冰熔化时温度随时间变化的图像如图乙所示，在t1到t2时间段，试管中物质的状态为 ，此时的温度叫作冰的______。（3）图乙中，t₁前和t₂后的两段图像的倾斜程度不同，原因是（ ）；A．冰吸热比水快 B．冰的质量比水大C．水的密度比冰大 D．水的比热容比冰大（4）实验过程中，如果还想同时得到冰在熔化时吸收热量的证据，请你对该实验做出改进：_______。
测量试管中碎冰的温度，应使温度计的玻璃泡与碎冰充分接触，且不要碰到容器底或容器壁
由图知在t1到t2时间段，该物质在熔化过程中温度不变，继续吸热，这个不变的温度就是物质的熔点，该物质处于固液共存的状态
冰化成水质量，在同样受热情况下，温度变化快慢不同，是由于冰和水的比热容不同，质量一定比热容大的物质吸收相同的热量升温慢，故水的比热容比冰大
在t1到t2时间段，冰熔化过程中，若烧杯中温度计示数变小，说明冰熔化时需要吸收热量
再加一个温度计测量烧杯中水的温度
考向03 比热容相关计算
（1）用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。（2）用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。
【例3】（2023·泰安）质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，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=4.2×103J/kg℃，c水>c液。下列说法中（ ）。①甲物质是水；②0~12min乙温度降低了20℃；③0~12min甲放出了的热量8.4×104J；④乙物质的比热容为2.1×103J/kg℃。A. 只有①②正确B. 只有②④正确C. 只有①③正确D. 只有①④正确
甲液体比热容大，若A、B两种液体中，一种物质是水，则一定是甲物质
由图可知乙的温度从60℃降低至20℃，乙的温度降低40℃
Q水放=c水m水Δt甲=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(60℃-40℃)=4.2×104J
【变式3-1】（2023·哈尔滨）北方的暖气大多用水作为散热剂，是因为水的比热容较______。有质量为50kg的水流过暖气，温度下降2℃，放出的热量是 J。[c水=4.2×103J/（kg℃）]
北方的暖气大多用水作为散热剂，是利用水的比热容大的特点
【变式3-2】小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2kg的水和0.3kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在16min内吸收的热量为 J，另一种液体的比热容为______ J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
Q水吸=c水m水(t水-t0水)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(40℃-10℃)=2.52×104J
1.实验探究—热机工作原理
酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。
如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。
结论：该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。
2.热机（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。2.构造（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
3.工作过程（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物
2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能
4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气
2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动
4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同相同点：（1）基本构造和主要部件作用相似。（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。不同点：（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
考向01 热机及其工作原理
热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。内燃机工作冲程的判断：
【例1】（2023·广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）。A. 吸气冲程 B. 压缩冲程C. 做功冲程 D. 排气冲程
由图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程
【变式1-1】（2023·牡丹江）以下机械属于内燃机的是（ ）。A. 火箭喷气发动机B. 汽油机C. 滑轮组D. 洗衣机
内燃机是热机，汽油机和柴油机都是内燃机，火箭喷气发动机是一种热机但不是内燃机。故汽油机是内燃机
【变式1-2】（2023·无锡）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气______，空气的______能增大，该能量转化过程与汽油机的______冲程相同。
将活塞迅速下压，活塞对压缩引火仪内的空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气内能增大，温度升高，达到棉花的着火点而燃烧
该过程的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
考向02 汽油机、柴油机及相关计算
（1）汽油机与柴油机的判断
（2）内燃机做功中的关联条件：内燃机的一个工作循环完成四个冲程，曲轴和飞轮转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。
【例2】（2023·潜江、天门、仙桃）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，如图所示为它工作循环中的一个冲程。下列说法正确的是（ ）。A. 汽油是化石能源；B. 该冲程为做功冲程；C. 该汽油机每秒对外做功20次；D. 热机的功率越大，效率就越高
进气门、排气门关闭，火花塞点火
飞轮每秒钟转20r，转两圈做一次功，该汽油机每秒对外做功10次
效率与功率是两个不同的物理量
【变式2-1】（2023·南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功_______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。
【变式2-2】小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在 ；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是 ；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是 J，车所受牵引力是 N，车的工作效率是______%。（ρ汽油 =0.8×103 kg/m3 ；q汽油 =4.5×107 J/kg；g取10N/kg）
闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动
进气门、排气门关闭，活塞上移，是压缩冲程，机械能转化为内能
1L汽油完全燃烧放出的热量是
机械功为W=Fs=1.5×103 N×9000m=1.35×107 J
1.燃料（1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。（2）热值单位：J/kg。（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。
（5）对燃料热值的透析
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。（2）计算公式：对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：（3）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，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
特别提醒：热机效率总小于1的原因因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。
5.提高热机效率的主要途径①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术；④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
考向01 热值及其相关计算
（1）对热值的理解某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。（2）热值相关计算解答是要注意干木柴完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。
【例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
【变式1-1】（2023·常德）汽油是 _________能源（选填“可再生”或“不可再生”）；2kg汽油完全燃烧，释放出 ____________J的热量（q汽油=4.6×107J/kg）。
【变式1-2】某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见表）。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定______的位置，再调整固定______的位置。（填“A”或“B”）（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的______。（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______。（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并利用记录的数据、公式Q吸＝cm（t－t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？______，为什么？______。
热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关；燃料燃烧放出的热量与燃烧时的温度无关
煤、石油、天然气、核能属于不可再生能源
汽油完全燃烧释放出的能量Q放=mq汽油=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J
器材安装自下而上，温度计得玻璃泡不能碰到烧杯壁和烧杯底
由表格数据可知，甲杯水温升高的较快，即煤油燃烧产生的热量多，煤油的热值大
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、有热损失，直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠
考向02 热机效率及其计算
（1）对热机效率高的两种理解：1）当燃烧相同的燃料时，效率高的做的功多；2）当做的有用功相同时，效率高的消耗的燃料少。（2）热机效率与功率的区别
（3）热值、比热容与热机效率综合：1）物质吸热时，利用比热容的概念Q吸=cm(t-t0)计算吸收的热量；2）物质燃烧时，利用热值概念Q放=qm计算发出的热量；3）根据热机效率的概念 计算待求物理量。
【例2】（2023·随州）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
【变式2-1】（2023·荆州）某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是 J，该燃气热水器烧水的效率是______。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，水的密度为1.0×103kg/m3，煤气的热值为4×107J/m3]
进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，压缩冲程
汽油机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%
热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，为节能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利用率，不能提高燃料的热值
煤气完全燃烧放出的热量为
该燃气热水器烧水的效率是
【变式2-2】（2023·锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t．车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg]）求：（1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？（2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？（3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%）
汽车和沙子的质量分别为
车轮与地面总接触面积是0.5m2，汽车对地面的压强为
车辆匀速直线行驶的距离为
货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，故汽车的牵引力为
10kg柴油完全燃烧放出的热量为
2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，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，这属于能量的转移。
能量的“转化”和“转移”的区别（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
1.能量守恒定律（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。（2）对能量守恒定律的理解①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
2.永动机（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
考向01 能量的转化与转移
（1）能量转化类型的识别技巧：识别能量转化类型时要注意：一是弄清哪种形式的能减少，哪种形式的能增加，结果就是减少的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能；二是注意描述中的关键字，一般“动”字对应的是机械能，“热”字对应的是内能，“电”字对应的是电能。（2）判断能量是转化还是转移关键在于分析能量的形式是否发生了变化。若能量的形式发生了变化，则为能量的转化；若能量的形式没有发生变化，则为能量的转移。
【例1】（2023·东营）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的___________能转化为内能，然后再转化为卫星的___________能。
【变式1-1】（2023·聊城）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（ ）。A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能B. 给蓄电池充电将电能转化为化学能C. 蓄电池放电将化学能转化为电能 D. 小风扇工作将化学能转化为机械能
【变式1-2】（2023·成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ ）。A. 做功过程实质是能量的转化或转移过程 B. 能量转化具有方向性，所以能量不守恒C. 核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D. 煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
燃烧，放出热量，燃料的化学能转化为内能。高温高压燃气膨胀，将火箭向前推，燃料的内能转化为火箭和卫星的机械能
电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能
给蓄电池充电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能
蓄电池放电，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能
小风扇工作时将电能转化为机械能
能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体
能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性
由于不可避免的能量损耗，因此核燃料能量转化不可能达到100%
煤、石油、天然气等来源于远古时期动植物，而动植物的能量来源于太阳辐射能
考向02 能量守恒定律
【例2】（2023·永州）发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（ ）。A. 煤、石油属于可再生能源；B. 太阳能电池可以将太阳能转化为电能；C. 能量是守恒的，我们不需要节约能源；D. 核电站是利用核聚变释放的能量进行发电
【变式2-1】（2023·扬州）请补全下面知识结构图。
【变式2-2】（2023·徐州）灯泡中有电流时，灯泡发光。关于这个过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）。A. 灯泡消耗电能全部转化成了光能 B. 因为消耗电能，流过灯泡后的电流变小了；C. 电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能 D. 光能最终消失了，没有转化成其他形式的能量
煤、石油不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源
消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能
能量是守恒的，但能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行
核电站是利用核裂变时释放的能量进行发电的
热传递的实质是能量的转移;内能和机械能可以通过做功相互转化;动能和势能可以相互转化，势能包括重力势能和弹性势能，动能和弹性势能可以相互转化
灯泡在发光时，也会发热，所以消耗的电能转化为光能和内能
因为流过灯泡的电流做功，所以消耗电能，流过的电流大小不变，电流做了多少功，便消耗了多少电能
据能量守恒定律，光能不会消失，只是转化为其他形式的能量
二、考情分析《内能、内能的利用》是中考必考内容。本单元在试卷中的体量和分值差距也较大，一般情况下有两个考题，有时和其他考点结合时也会出现三个考题的情况，考题所占分值在2-6分之间。考题形式多样，由选择题、填空题、实验探究题、综合计算题等。
1.物质的构成：常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的。2.分子的大小：分子的直径很小，通常以10-10m来量度，所以一个看似很小物质中都会包含大量的分子，如一个小水滴中含有约1021个水分子。
常见的微小物体不是分子：分子的尺度很小，人们用肉眼观察到的都不是分子，分子只能用电子显微镜观察到。细小的灰尘、空气中极小的水滴，极细的铁粉都是微小物体，而不是分子，它们仍然是由大量分子构成的宏观物体。
3.分子间有间隙实验演示：取50ml的水与50ml酒精，倒入量筒中，轻轻摇晃几下，静止后观察量筒中液体体积，发现水喝酒精混合后的总体积小于100ml。
这是酒精与水的混合过程。实际上是酒精分散到了水中，从微观的角度看，酒精分子分散到了水分子中间，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。
1.实验探究—物质的扩散
在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀
在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀
把磨的很光滑铅块和金块紧紧压在一起，在室温下防止五年后在将它们切开，发现它们互相渗入月1mm深
空气和二氧化氮气体彼此进入对方
水和硫酸铜溶液彼此进入对方
气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中，即固体、液体和气体都会发生扩散现象
2.扩散现象（1）定义：不同的物质相互接触时， 对方的现象叫扩散。（2）扩散现象表明：一切物质的分子都在 ，也说明物质的分子间存在间隙。（3）影响扩散的因素：温度越高，扩散越快(即分子无规则运动跟温度有关，温度越高分子无规则运动越剧烈)。
永不停息地做无规则运动
扩散现象的认识和理解：（1）扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间不能发生扩散现象；（2）不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，没有相互接触的物质，是不会发生扩散现象的；（3）扩散现象是两种物质的分子彼此进入对方，而不是单一的某种物质的分子进入另一种物质；（4）气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。
扩散现象的物理意义：在扩散过程中，气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域，经过一段时间的掺和，密度分布趋向均匀。在扩散过程中，迁移的分子不是单一方向的，只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数，多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。
扩散现象的实质：扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时，分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀，分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移，最后达到均匀的密度分布。
判断扩散现象的方法：确认某种现象是否属于扩散现象时，关键是要看不同的物质彼此进入对方是自发形成的，还是在外力作用下形成的，是由于分子运动形成的，还是由于宏观的机械运动形成的。由于分子运动而自发形成的属于扩散现象，受外力作用下的宏观机械运动形成的现象就不属于扩散现象。例如，秋天，桂花飘香属于由于分子运动而形成的扩散现象，而冬天，雪花飘扬是由于雪花受重力和风力作用下的机械运动，它不属于扩散现象。
3.分子热运动（1）探究实验：物质的扩散
如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水
现象：红墨水在热水扩散得快是因为热水中分子运动剧烈，在冷水中扩散慢是因为冷水分子运动较慢
分子热运动的快慢与温度有关：温度越高，物质扩散得越快，分子运动月剧烈
分子热运动的意义：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。这种无规则运动叫分子热运动。分子热运动的特点：同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高。即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。0℃的物体分子照样做无规则热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则热运动。只是分子运动的剧烈程度不同。温度低时，分子热运动相对缓慢，但并没有停止，不能错误的认为0℃时物质分子不再做热运动。
1.探究实验：分子间的作用力
将两个铅块地面磨平，紧压在一起，在下面重物不能它们分开
现象分析：因为物体分子之间存在引力，分子间的压力使两个铅块或涂胶水的两个物体结合在一起，分子间的压力使固体和液体的分子不会散开
向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化
现象分析：虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力
结论：分子间存在相互作用的引力和斥力
2.对分子间引力和斥力的理解邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。
3.分子动理论：物质是由大量的分子或原子组成的，分子间有间隙；构成物质的分子在不停地做无规则热运动；分子间存在着引力和斥力。
（1）固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。（2）液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。（3）气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以气体既没有固定的体积，也没有同定的形状，可以充满能够达到的整个空间。（4）同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。
考向01 分子热运动与扩散现象
一、识别分子热运动（1）分子热运动是分子运动。所以，如果研究对象是宏观物体，则它的运动一定不是分子热运动；（2）分子热运动是自发的，不受外力影响，如果研究的运动受到外力作用的影响，则一定不是分子热运动。二、明确扩散概念：扩散是不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象。注意扩散现象的标识：不同物质、相互接触、彼此进入对方。三、温度对扩散现象的影响：讨论扩散的快慢，一般只考虑温度的影响；反之，看到温度不同，就应想到扩散得快慢不同。
【例1】（2023·长沙）下列现象能说明分子做无规则运动的是（ ）。A. 春风拂面，柳絮飞扬B. 晨曦微露，雾漫山野C. 百花齐放，花香四溢D. 天寒地冻，大雪纷飞
柳絮不是分子，属于宏观物体的运动
雾不是分子，属于宏观物体的运动
香味分子在空气中发生了扩散现象
大雪不是分子，属于宏观物体的运动
【变式1-1】（2023·兰州）打开中药包会闻到淡淡的药香味，这是___________现象。慢火熬制，等药汤沸腾后，药香味更加浓郁，这说明温度越高，分子的运动越___________（选填“剧烈”或“缓慢”）。捆扎药包的细绳很难被拉断，是因为分子间存在___________（选填“引力”或“斥力”）。
淡淡的药香味，是因为分子在不停地做无规则运动。温度越高，分子的无规则运动越剧烈
细绳很难被拉断，是因为分子间存在相互作用的引力
【变式1-2】（2023·齐齐哈尔）农历五月初五，人们喜爱煮茶叶蛋为节日增添一道美食。下列关于制作茶叶蛋所涉及的物理知识，说法正确的是（ ）。A. 煮熟鸡蛋是通过做功增大鸡蛋内能；B. 蛋壳能轻松被敲碎，说明蛋壳分子间不存在引力；C. 蛋清从白色变成褐色的原因是发生了扩散现象；D. 茶叶蛋在汤中越泡越咸，说明分子运动剧烈程度与温度无关
鸡蛋吸收热量，是通过热传递的方式来增大鸡蛋的内能
蛋壳能轻松被敲碎与蛋壳的结构有关，与分子间的作用力无关
汤的温度高，茶水分子和盐水分子的运动加剧，进入蛋中的盐分子就越多，因此越泡越咸，可知分子运动剧烈程度与温度有关
考向02 分子间相互作用力
【例2】（2023·无锡）如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物，该现象主要说明了（ ）。A. 分子间有空隙 B. 分子间存在吸引力C. 分子间存在排斥力 D. 分子处在永不停息的无规则运动中
【变式2-1】（2023·南京）关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（ ）。A. 原子是由质子和中子构成的；B. “地心说”提出太阳是宇宙的中心；C. 一个带正电的物体吸引轻小物体，说明轻小物体原来一定带负电；D. 两个表面光滑的铅块相互紧压后会粘在一起，说明分子间存在引力
【变式2-2】（2023·南通）端午时节，人们佩戴装有中药材的香囊，我们能闻到淡淡的药香，说明（ ）。A. 分子间有引力B. 分子间有斥力C. 分子是运动的D. 分子间有空隙
将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，甚至下方挂一重物也不分开，说明铅块之间存在着引力，进而说明分子间存在吸引力
原子是由原子核和核外电子组成的
“地心说”提出地球是宇宙的中心，“日心说”提出太阳是宇宙的中心
由于带电体能吸引轻小物体，所以一个带正电的物体吸引轻小物体，则轻小物体可能定带负电，也可能不带电
表面光滑的铅块相互紧压后会粘在一起，通过挤压使铅原子靠近，建立分子间的引力，然后会粘在一起，所以分子间存在引力
我们能闻到淡淡的药香，是香味分子发生了扩散现象，说明分子是运动的
1.分子动能和分子势能(1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关。2.内能（1）内能：物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。（2）内能的单位：焦耳，简称焦，符号J。
3.对内能的理解内能是物质分子的热运动能量，是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原子组成，储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和，即微观粒子的动能、势能等的总和。物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关，物体内部大量做热运动的粒子之间也具有动能和势能，动能和势能的总和叫做内能。理解物体内能时，要注意以下三点：(1)内能是指物体的内能，不是分子的，更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。(2)任何物体存任何情况下都有内能。(3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小，不能确定这个物体具有的内能究竟是多少，因为内能是物体的所有分子具有的总能量，宏观量度比较困难。
4.影响物体内能大小的因素（1）温度是影响物体内能最主要的因素，同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。（2）物体的内能跟质量有关。在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。（3）物体的内能还和物体的体积有关。存质量一定时，物体的休积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。（4）同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。
特别提醒：物体内能改变的宏观表现（1）温度变化：物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小；（2）物态变化：例如，晶体熔化时内能增加，晶体凝固时内能减小。5.内能与机械能的区别与联系
1.热传递改变物体的内能（1）探究热传递改变物体内能
暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人
工件温度降低，内能减少；冷水温度升高，内能增大；能量从工件传递给水
烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水
现象归纳：温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能
条件：不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差
方向：由高温物体转移到低温物体或由物体的高温部分转移到低温部分
实质：是能量的转移，能量的形式并未发生变化
2.热量（1）热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。（2）单位：在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。
对热量认识的三个误区：（1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。（2）热量只能有“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量。（3）吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系。
3.做功改变物体的内能
迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧
向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾
结论：（1）做功可以改变物体的内能；（2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加；物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少。
4.热传递和做功改变物体内能的区别与联系
做功、热传递改变物体内能的实质（1）做功改变物体的内能的实质是能量的转化，即内能与其他形式的能的相互转化；（2）热传递改变物体内能实质上是能量的转移，即能量从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分，无不同形式能量的相互转化；（3）不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能。例如，用手托起物理课本，虽然人对课本做了功，但课本的内能没有增加，增加的是课本的机械能。
5.温度、热量、内能三者之间的区别于联系
考向01 内能的概念与内能大小的比较
不是“炙热”的物体才有内能（1）任何物体在任何情况下都有内能，不只是“炙热”的物体才有内能；（2）影响物体内能大小的因素有温度、质量、体积、状态、物质的种类，仅根据其中某一因素无法判断内能的大小。内能与机械能完全不同：（1）内能是微观和统计上的概念，而机械能是宏观上的概念；机械能与宏观物体的机械运动对应，内能与微观的热运动对应；（2）机械能与物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等有关；内能只与物体内分子热运动和分子间的相互作用有关。
【例1】（2023·宜宾）关于内能及其利用，下列说法正确的是（ ）。A. 一切物体都具有内能；B. 足球运动越慢，它的内能越小；C. 冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能；D. 热机的功率大，效率就一定高
内能为分子动能和分子势能之和，所以一切物体都具有内能
足球运动快慢，是机械能的大小变化，与内能大小无关
冬天搓手取暖，将机械能转化为内能，所以是通过做功的方式改变内能
热机的功率大，则做功快，与效率的高低无关
【变式1-1】（2023·郴州）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（ ）。A. 温度越高的物体，内能越大；B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能；C. 物体运动的速度越快，内能越大；D. ﹣20℃的冰块没有内能
物体内能的大小与物体的质量、温度、种类等都有关系，温度高的物体，其内能不一定大
摩擦生热是通过做功的方式使物体内能发生改变的
内能与物体运动的速度无关
【变式1-2】四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列说法中正确的是（ ）。A．烧杯a中的水的内能大于烧杯b中水的内能；B．烧杯c中的水的内能大于烧杯d中水的内能；C．烧杯a中的水的内能大于烧杯c中水的内能；D．烧杯d中的水的内能大于烧杯b中水的内能
a与b质量相同，b的温度高于a的温度，所以烧杯（a）中的水的内能小于烧杯（b）中水的内能
c与d质量相同，d的温度高于c的温度，所以烧杯（c）中的水的内能小于烧杯（d）中水的内能
a与c温度相同，c的质量大于a的质量，烧杯（a）中的水的内能小于烧杯（c）中水的内能
d与b温度相同，d的质量大于b的质量，所以烧杯（d）中的水的内能大于烧杯（b）中水的内能
考向02 改变物体内能的方式
（1）做功改变物体的内能：做功可以改变物体的内能有两层含义：外界对物体做功，则机械能转化为物体的内能；若物体对外界做功，则物体的内能转化为机械能。（2）判断内能改变方式的关键：判断物体内能的改变方式的关键是看内能改变过程中能量形式是否发生了变化。热传递是能量的转移过程，在此过程中能的形式不发生变化；做功的实质是能的转化过程，能量从一种形式转化成另一种形式。
【例2】（2023·连云港）下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是（ ）。A. 古人钻木取火B. 冬天双手摩擦取暖C. 一杯热水慢慢变凉D. 人从滑梯滑下臀部发热
【变式2-1】（2023·包头）如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（ ）。A. 水受热是通过做功方式改变内能B. 塞子被顶出，内能转化为机械能C. “白雾”是水汽化形成的D. 酒精消耗过程中热值变小
【变式2-2】（2023·天津）热爱劳动的津津学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”。烹饪时主要是通过 的方式来增大食材的内能（选填“做功”或“热传递”）；锅内冒出的大量“白气”是水蒸气______形成的小水滴（填物态变化名称）。
热传递改变物体内能，其主要特点是相互接触、两物体有温度差，热量从高温物体传递到低温物体。由此可见，符合条件的是：一杯热水慢慢变凉
水是通过吸收试管的热量，使内能增大，是通过热传递方式改变内能
塞子被顶出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能
“白雾”是水蒸汽液化形成的水珠
热值使燃料的一种特性，酒精消耗过程中热值不变
烹饪时锅下有燃料燃烧释放热量，锅中食物吸收热量，主要是通过热传递的方式来增大食材的内能
锅内冒出的大量“白气”是水蒸气变成的小水滴，是液化现象
考向03 温度、内能与热量辨析
（1）温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大；（2）热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。“热”不只是温度的高低，“热”在不同的语境中具有不同的含义：1）表示温度，如“今天很热”；2）表示“热量”，如“物体吸热”；3）表示内能，如“摩擦生热”，机械能转化为内能，这里的“热”指的是内能。
【例3】关于温度、热量、内能的关系，下列说法正确的是（ ）。A．冰熔化时吸收热量，内能增加，分子的运动越来越剧烈 B．物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量；C．对物体做功，它的内能一定增加，温度不一定升高 D．物体的温度升高，内能一定增加
【变式3-1】关于温度、热量和内能，下列说法正确是（ ）。A. 0℃的冰块内能为0 B. 温度高的物体含有的热量多C. 汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加 D. 两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
【变式3-2】（2023·郴州）下列关于物体的温度和内能说法正确的是（ ）。A. 温度越高的物体，内能越大 B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能；C. 物体运动的速度越快，内能越大 D. ﹣20℃的冰块没有内能
冰熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，分子的运动与温度有关，所以分子运动剧烈程度不变
物体的温度升高，可是是外界对物体做了功，或者是从外界吸收了热量
对物体做功，如果同时向外传递热量，它的内能可能不变
物体的温度升高，内能一定增加
一切的物体都有内能，0℃的冰块内能不为0
热量是一个过程量，不能说含有热量
汽油机做功冲程气缸内燃气的内能转化为机械能，内能减少
热量从高温物体传给低温物体，两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
内能物体的所有分子动能和分子势能总和，与物体运动的速度无关
一、比较不同物质的吸热能力
1.探究不同物质吸热能力【实验目的】探究不同物体的吸热能力。【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体（如煤油）。【实验步骤】一、按图组装器材。
1.探究不同物质吸热能力二、取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的温度，并计入表格。三、点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5分钟，测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格（参考数据）
【实验结论】质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。
1.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做这种物质的比热容，用符号c表示。2.定义式：3.单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃），比热容单位是由质量、温度和热量组成的组合单位。4.物理意义：水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1千克的水温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J。5.一些常见物质的比热容
6.对比热容的理解（1）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做这种物质的比热容，用符号c表示。比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说，比热容的大小只与物质的种类及其状态（固态、液态和气态）有关，与物质的质量、温度的变化无关。（2）比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了，比热容的大小随之改变，如水变成冰。
7.比热容的应用（1）与质量相同的其他物质相比，水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中70%左右是水，例如黄牛。与质量相同的其他物质相比，水吸收(或放出)相同的热量，升高(或降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多，对维持自身的体温有优势。（2）水是生命之源，人的生活离不开水，冬天人们用热水流过散热器来取暖，用热水的好处是由于相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容大，水放出的热量多，所以用热水流过散热器来取暖。（3）炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时，栗子表面与热锅的接触面积很小，不利于传热。沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙，这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的面积，使栗子能均匀受热。另外，沙子的比热容较小，吸热时升温较快，可缩短炒熟的时间。也可以节能。
7.比热容的应用（4）城市种植花草树木，提高绿地覆盖率，修建人工湖，扩大水域面积，大大改善了市民的居住环境，让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度讲，花草树木对声音有一定的吸收作用，起到减弱噪音的作用：人工湖的建成，由于水的比热容较大，吸收或放出热量时，水的温度变化较小，即温差小，有恒温作用。（5）夏日，在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热，这是因为质量相等的水和混凝土，照射同样的时间，吸收相同热量，由于水的比热容较大，水的温度升高较小。因此，池水的温度比混凝土低，所以在烈日暴晒下，游泳池旁的混凝土地面热得烫脚，而池中的水却不怎么热。
（1）物质吸热时热量的简单计算：Q吸=cm△t=cm(t-t0)；（2）物质放热时热量的计算：Q放=cm△t= cm(t0-t)。（3）其中：Q吸—吸收的热量，单位：焦（J），Q放—放出的热量。c—比热容，单位：焦每千克摄氏度（J/(kg·℃)）m—质量，单位：千克（kg）△t—变化的温度（升高或降低的温度），单位：摄氏度（℃）；t0—初始温度、t—末温。
考向01 比热容概念及应用
1.属性物质在任何条件下都具有的、不变的性质，如质量，不随外界的条件的变化而变化。特性一种物质区别于其他物质的性质，在外界条件变化时会发生变化，比如比热容是物质的已知特性，会随物质状态的变化而变化。2.比热容图像（1）等时分析法：作一条垂直于温度轴的直线，可以看出升高相同的温度时，加热时间的长短；（2）等温分析法：作一条垂直于时间的直线，可以比较加热时间相同时，温度升高的多少。3.水的比热容大的应用，主要有两个方面（1）一定质量的水吸收（或放出）很多的热量而自身的温度却变化不多，有利于调节温度；（2）一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸热（或放热）很多，常用作冷却剂或供热介质。
【例1】（2023·广州）以下过程不发生物态变化，初温相同的两块金属甲、乙吸收了相同热量，甲的末温比乙的低，那么初温相同的甲、乙放出相同热量（ ）。A. 甲的末温比乙的低，但无法判断甲、乙比热容哪一个大；B. 甲的末温比乙的高，但无法判断甲、乙比热容哪一个大；C. 甲的末温比乙的高，且可以判断甲、乙比热容哪一个大；D. 无法判断甲、乙的末温哪一个高，且无法判断甲、乙比热容哪一个大
【变式1-1】（2023·宜昌）在两个相同的烧杯中分别装有质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，每隔一段时间用温度计分别测量它们的温度，并画出了温度随时间变化的图像如图，由图像可知（ ）。A. a液体比热容小；B. b液体是水；C. 0~3min内a液体吸收的热量少；D. 升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
【变式1-2】（2023·常德）下表是一些物质的比热容[单位J/(kg·℃)]，根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是（ ）。A. 不同种类的物质，比热容一定不同；B. 比热容与物质物质的状态无关；C. 质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更低；D. 沿海地区昼夜温差小，是因为水的比热容较大
初温相同的甲、乙放出相同热量，甲乙温度都降低，由于甲温度变化比乙温度变化慢，所以甲的末温比乙的末温高，但由于不知道甲乙两块金属的质量关系，所以无法判断甲、乙比热容哪一个大
质量和初温相同的水和某种液体，用两个完全相同的电加热器对其加热，相同时间内吸收的热量相同，温度升高较慢的比热容较大，而水的比热容最大，因此a液体比热容大是水
b液体的比热容较小，根据Q=cmΔt可知，升高相同的温度时，b液体吸收的热量少
煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的
物质的比热容与物质的状态有关
质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高
相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少
考向02 探究不同物质吸热能力
（1）控制变量法：该实验中药注意三个变量：质量、温度、加热时间。分析时主要哪个量是变化的，哪些量是相同的；（2）转换法：物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。
【例2】（2023·益阳）某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是_________；（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，说明沙石的比热容比水______（选填“大”或“小”）；（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是________（请写出一条）。
【变式2-1】（2023·兰州）为了比较A、B两种液体的吸热能力，小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示。根据图像信息，下列说法中正确的是（ ）。A. A、B两液体在0~8min内吸收的热量之比为2:1；B. A、B两液体的比热容之比为1:2；C. B液体的吸热能力比A液体的强；D. A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
温度计的玻璃泡接触了杯底
温度计玻璃泡碰到烧杯底部
加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱
各小组所用水质量不一样；初温不一样；酒精灯不完全相同；记录温度变化的时间间隔不一样
相同的加热装置，相同时间，吸收热量相同，则A、B吸收的热量之比为1:1
B的比热容小于A的比热容
A比热容较大，A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
【变式2-2】（2023·徐州）如图甲所示，在“探究冰的熔化特点”实验中，用温度和室温相同的水给碎冰加热。（1）在碎冰中插入温度计时，应使温度计的玻璃泡位于碎冰的（ ）；A．上部 B．中部 C．底部 D．都可以（2）冰熔化时温度随时间变化的图像如图乙所示，在t1到t2时间段，试管中物质的状态为 ，此时的温度叫作冰的______。（3）图乙中，t₁前和t₂后的两段图像的倾斜程度不同，原因是（ ）；A．冰吸热比水快 B．冰的质量比水大C．水的密度比冰大 D．水的比热容比冰大（4）实验过程中，如果还想同时得到冰在熔化时吸收热量的证据，请你对该实验做出改进：_______。
测量试管中碎冰的温度，应使温度计的玻璃泡与碎冰充分接触，且不要碰到容器底或容器壁
由图知在t1到t2时间段，该物质在熔化过程中温度不变，继续吸热，这个不变的温度就是物质的熔点，该物质处于固液共存的状态
冰化成水质量，在同样受热情况下，温度变化快慢不同，是由于冰和水的比热容不同，质量一定比热容大的物质吸收相同的热量升温慢，故水的比热容比冰大
在t1到t2时间段，冰熔化过程中，若烧杯中温度计示数变小，说明冰熔化时需要吸收热量
再加一个温度计测量烧杯中水的温度
考向03 比热容相关计算
（1）用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。（2）用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。
【例3】（2023·泰安）质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等，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=4.2×103J/kg℃，c水>c液。下列说法中（ ）。①甲物质是水；②0~12min乙温度降低了20℃；③0~12min甲放出了的热量8.4×104J；④乙物质的比热容为2.1×103J/kg℃。A. 只有①②正确B. 只有②④正确C. 只有①③正确D. 只有①④正确
甲液体比热容大，若A、B两种液体中，一种物质是水，则一定是甲物质
由图可知乙的温度从60℃降低至20℃，乙的温度降低40℃
Q水放=c水m水Δt甲=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(60℃-40℃)=4.2×104J
【变式3-1】（2023·哈尔滨）北方的暖气大多用水作为散热剂，是因为水的比热容较______。有质量为50kg的水流过暖气，温度下降2℃，放出的热量是 J。[c水=4.2×103J/（kg℃）]
北方的暖气大多用水作为散热剂，是利用水的比热容大的特点
【变式3-2】小丽用相同的电加热器分别对质量为0.2kg的水和0.3kg的另一种液体进行加热，得到的实验数据如图所示，则水在16min内吸收的热量为 J，另一种液体的比热容为______ J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
Q水吸=c水m水(t水-t0水)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(40℃-10℃)=2.52×104J
1.实验探究—热机工作原理
酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。
如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。
结论：该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。
2.热机（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。2.构造（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
3.工作过程（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物
2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能
4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气
2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动
4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同相同点：（1）基本构造和主要部件作用相似。（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。（3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。不同点：（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
考向01 热机及其工作原理
热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。内燃机工作冲程的判断：
【例1】（2023·广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）。A. 吸气冲程 B. 压缩冲程C. 做功冲程 D. 排气冲程
由图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程
【变式1-1】（2023·牡丹江）以下机械属于内燃机的是（ ）。A. 火箭喷气发动机B. 汽油机C. 滑轮组D. 洗衣机
内燃机是热机，汽油机和柴油机都是内燃机，火箭喷气发动机是一种热机但不是内燃机。故汽油机是内燃机
【变式1-2】（2023·无锡）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气______，空气的______能增大，该能量转化过程与汽油机的______冲程相同。
将活塞迅速下压，活塞对压缩引火仪内的空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气内能增大，温度升高，达到棉花的着火点而燃烧
该过程的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
考向02 汽油机、柴油机及相关计算
（1）汽油机与柴油机的判断
（2）内燃机做功中的关联条件：内燃机的一个工作循环完成四个冲程，曲轴和飞轮转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。
【例2】（2023·潜江、天门、仙桃）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，如图所示为它工作循环中的一个冲程。下列说法正确的是（ ）。A. 汽油是化石能源；B. 该冲程为做功冲程；C. 该汽油机每秒对外做功20次；D. 热机的功率越大，效率就越高
进气门、排气门关闭，火花塞点火
飞轮每秒钟转20r，转两圈做一次功，该汽油机每秒对外做功10次
效率与功率是两个不同的物理量
【变式2-1】（2023·南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功_______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油________kg（q汽油=4.6×107J/kg）。
【变式2-2】小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在 ；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是 ；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是 J，车所受牵引力是 N，车的工作效率是______%。（ρ汽油 =0.8×103 kg/m3 ；q汽油 =4.5×107 J/kg；g取10N/kg）
闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动
进气门、排气门关闭，活塞上移，是压缩冲程，机械能转化为内能
1L汽油完全燃烧放出的热量是
机械功为W=Fs=1.5×103 N×9000m=1.35×107 J
1.燃料（1）燃料的种类：燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值：燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。（2）热值单位：J/kg。（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
特别提醒：固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。
（5）对燃料热值的透析
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。（2）计算公式：对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：（3）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，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
特别提醒：热机效率总小于1的原因因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率一定小于1。
5.提高热机效率的主要途径①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术；④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
考向01 热值及其相关计算
（1）对热值的理解某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。（2）热值相关计算解答是要注意干木柴完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系Q放=Q吸。
【例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
【变式1-1】（2023·常德）汽油是 _________能源（选填“可再生”或“不可再生”）；2kg汽油完全燃烧，释放出 ____________J的热量（q汽油=4.6×107J/kg）。
【变式1-2】某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见表）。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定______的位置，再调整固定______的位置。（填“A”或“B”）（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的______。（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______。（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并利用记录的数据、公式Q吸＝cm（t－t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？______，为什么？______。
热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关；燃料燃烧放出的热量与燃烧时的温度无关
煤、石油、天然气、核能属于不可再生能源
汽油完全燃烧释放出的能量Q放=mq汽油=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J
器材安装自下而上，温度计得玻璃泡不能碰到烧杯壁和烧杯底
由表格数据可知，甲杯水温升高的较快，即煤油燃烧产生的热量多，煤油的热值大
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、有热损失，直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠
考向02 热机效率及其计算
（1）对热机效率高的两种理解：1）当燃烧相同的燃料时，效率高的做的功多；2）当做的有用功相同时，效率高的消耗的燃料少。（2）热机效率与功率的区别
（3）热值、比热容与热机效率综合：1）物质吸热时，利用比热容的概念Q吸=cm(t-t0)计算吸收的热量；2）物质燃烧时，利用热值概念Q放=qm计算发出的热量；3）根据热机效率的概念 计算待求物理量。
【例2】（2023·随州）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
【变式2-1】（2023·荆州）某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是 J，该燃气热水器烧水的效率是______。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，水的密度为1.0×103kg/m3，煤气的热值为4×107J/m3]
进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，压缩冲程
汽油机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%
热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，为节能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利用率，不能提高燃料的热值
煤气完全燃烧放出的热量为
该燃气热水器烧水的效率是
【变式2-2】（2023·锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t．车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg]）求：（1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？（2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？（3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%）
汽车和沙子的质量分别为
车轮与地面总接触面积是0.5m2，汽车对地面的压强为
车辆匀速直线行驶的距离为
货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，故汽车的牵引力为
10kg柴油完全燃烧放出的热量为
2.能量的转化：在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，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，这属于能量的转移。
能量的“转化”和“转移”的区别（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
1.能量守恒定律（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。（2）对能量守恒定律的理解①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
2.永动机（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
考向01 能量的转化与转移
（1）能量转化类型的识别技巧：识别能量转化类型时要注意：一是弄清哪种形式的能减少，哪种形式的能增加，结果就是减少的那种形式的能转化为增加的另一种形式的能；二是注意描述中的关键字，一般“动”字对应的是机械能，“热”字对应的是内能，“电”字对应的是电能。（2）判断能量是转化还是转移关键在于分析能量的形式是否发生了变化。若能量的形式发生了变化，则为能量的转化；若能量的形式没有发生变化，则为能量的转移。
【例1】（2023·东营）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的___________能转化为内能，然后再转化为卫星的___________能。
【变式1-1】（2023·聊城）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是（ ）。A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能B. 给蓄电池充电将电能转化为化学能C. 蓄电池放电将化学能转化为电能 D. 小风扇工作将化学能转化为机械能
【变式1-2】（2023·成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ ）。A. 做功过程实质是能量的转化或转移过程 B. 能量转化具有方向性，所以能量不守恒C. 核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D. 煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
燃烧，放出热量，燃料的化学能转化为内能。高温高压燃气膨胀，将火箭向前推，燃料的内能转化为火箭和卫星的机械能
电池板工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能
给蓄电池充电，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能
蓄电池放电，消耗化学能，产生电能，将化学能转化为电能
小风扇工作时将电能转化为机械能
能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体
能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性
由于不可避免的能量损耗，因此核燃料能量转化不可能达到100%
煤、石油、天然气等来源于远古时期动植物，而动植物的能量来源于太阳辐射能
考向02 能量守恒定律
【例2】（2023·永州）发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（ ）。A. 煤、石油属于可再生能源；B. 太阳能电池可以将太阳能转化为电能；C. 能量是守恒的，我们不需要节约能源；D. 核电站是利用核聚变释放的能量进行发电
【变式2-1】（2023·扬州）请补全下面知识结构图。
【变式2-2】（2023·徐州）灯泡中有电流时，灯泡发光。关于这个过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）。A. 灯泡消耗电能全部转化成了光能 B. 因为消耗电能，流过灯泡后的电流变小了；C. 电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能 D. 光能最终消失了，没有转化成其他形式的能量
煤、石油不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源
消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能
能量是守恒的，但能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行
核电站是利用核裂变时释放的能量进行发电的
热传递的实质是能量的转移;内能和机械能可以通过做功相互转化;动能和势能可以相互转化，势能包括重力势能和弹性势能，动能和弹性势能可以相互转化
灯泡在发光时，也会发热，所以消耗的电能转化为光能和内能
因为流过灯泡的电流做功，所以消耗电能，流过的电流大小不变，电流做了多少功，便消耗了多少电能
据能量守恒定律，光能不会消失，只是转化为其他形式的能量
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