2024内蒙古中考物理二轮专题研究 第五讲 内能及其利用 (课件)
展开实验 比较不同物质的吸热情况
一、分子热运动1、分子动理论a.常见的物质是由极其微小的________、________构成的.b.构成物质的分子在不停地__________________.c.分子间存在______,如被紧压在一起的铅柱很难被分开;分子间还存在________,如固体和液体很难被压缩.
2、扩散现象(1)定义:不同物质相互接触时彼此进入对方的现象.(2)影响因素:扩散现象的剧烈程度与________有关.________越高,扩散现象越明显.(3)举例:酒香不怕巷子深、墙角放煤,日久变黑、闻到花香等.
二、分子热运动与机械运动的区别
三、内能1、定义:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和.单位是焦耳(J).2、特点:一切物体在任何情况下都具有内能.内能的大小不可能为0.3、影响因素:物体的内能与物体的温度、质量、种类、结构、状态有关.同一个物体,在相同物态下,温度越高,分子热运动越______,内能______;温度降低时,内能______.
4、热量(1)定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量.单位是焦耳,符号为J.(2)热量与内能的关系:在无外界做功的条件下,物体吸收热量时内能________,放出热量时内能________.(3)注:热量是一个过程量,不能说“具有”或“含有”,只能说“吸收”或“放出”.
四、比热容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,用符号c表示.2、物理意义:表示物质吸(放)热能力强弱的物理量.3、单位及符号:单位是焦耳每千克摄氏度,符号是____________.4、理解(1)比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与其他因素无关;
(2)质量相同的不同物质,吸收或放出相同热量时,比热容________的物质温度变化较小;(3)质量相同的不同物质,温度变化量相同时,比热容________的物质吸收或放出的热量多5、水的比热容大的应用:调节气温(人工湖),取暖(用水作传热介质),作冷却剂.
五、热机1、定义:利用内能________的机械.2、能量转化:3、汽油机的工作过程
六、燃料的热值1、热值:某种燃料__________放出的热量与其________之比.用符号________表示.2、特点:热值是燃料的一种属性,只与燃料的种类有关,与燃料形状、质量、体积无关.
七、热量的计算1、利用比热容计算:Q=__________.(Δt表示温度变化量)2、利用热值计算(1)Q放=________(固体、液体).(q为燃料的热值,单位是 J/kg)(2)Q放=qV(气体).(q为燃料的热值,单位是 J/m3)
八、热机的效率1、定义:热机工作时,用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比.2、公式:η= ×100%或η= ×100%.3、提高热机效率的途径a.使燃料充分________,如:将煤磨成煤粉或煤粒,加大送风量等;b.在设计和制造过程中,不断改进和创新,以减少各种能量的损失;c.设法利用废气的能量.
判断下列说法的正误.(1)松软多孔的海绵可以被压缩是因为分子间有空隙 ( ) (2)温度越低,分子的热运动越缓慢.当温度低到一定程度,分子的热运动就会停止 ( )(3)燃料的热值越大,燃烧放出的热量越多( )(4)物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量( )(5)物体吸收热量,温度一定升高( )(6)温度相同的物体,其内能一定相等( )
(RJ九年级P3图13.1-2)
命题点:扩散现象1. 如图所示,在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子,抽掉玻璃板后,过一段时间,观察到的现象是____________________________,说明了_________________________.若将两瓶子的位置对调,_______(选填“能”或“不能”)得到相同的结论.(教材素材改编)
两瓶内气体都变成红棕色
分子在不停地做无规则运动
【生活实践】2. 劣质的油性油漆、板材、涂料剂等材料含有较多的甲醛、苯、二甲苯等有毒有机物,用来装修房屋会造成室内环境污染,这是因为有毒有机物分子都在永不停息地______________,这种现象在夏天时特别严重,因为________越高,分子运动越剧烈.
(RJ九年级P6图13.1-8)
命题点:分子间的作用力3. 如图所示,把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面(例如用吸盘吸住玻璃板或用细线绑住玻璃板),读出弹簧测力计的示数;使玻璃板下表面水平接触水面,然后稍稍用力向上拉玻璃板,看到弹簧测力计的示数________,产生这个现象的原因是____________________.(2021玉林18改编)
(RJ九年级P9图13.2-5甲)
命题点:改变内能的方式4. 如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,发现硝化棉燃烧.压下活塞的过程中,玻璃筒内空气的内能________(选填“增大”、“减小”或“不变”),温度________(选填“升高”、“降低”或“不变”),这是通过________的方式改变物体内能.(2021黔东南州12改编)
命题点:改变物体内能的方式5. 如图所示,在试管内装适量水,用橡胶塞塞住,用酒精灯对水加热,一段时间后,观察到橡胶塞突然被推出.用酒精灯对水加热是通过________的方式使水的内能增加;试管内的水蒸气对橡胶塞做功,水蒸气的________能转化为橡胶塞的机械能.(2021百色10改编)【生活实践】6. 汽油机的一个工作循环是由________个冲程组成,其中________冲程是将内能转化为机械能.在压缩冲程中,气体的温度升高,这是通过________的方式增加内能.
(RJ九年级P17图14.1-1)
例 某家用燃气热水器,在一个标准大气压下将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,消耗了0.21 m3的燃气.[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),燃气的热值为4×107 J/m3]求:(1)水吸收的热量是多少
解:水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃-10 ℃)=4.2×106 J
(2)消耗的燃气完全燃烧放出的热量是多少? (3)该燃气热水器烧水的效率是多少?
解:燃气完全燃烧放出的热量Q放=q燃气V=4×107 J/m3×0.21 m3=8.4×106 J
解:该燃气热水器烧水的效率η= ×100%= ×100%=50%
(4)若家用锅灶将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,锅灶的加热效率为30%, 干木柴的热值为1.2×107 J/kg,需要完全燃烧多少干木柴?(计算结果保留两位小数)
解:需要的木柴完全燃烧放出的热量Q放′= = =1.4×107 J需要完全燃烧的干木柴质量m= = ≈1.17 kg
(5)若换用额定功率为1 000 W的电热水器代替燃气热水器进行加热,已知电热水器的能量利用率为80%,则电热水器需要正常工作的时间至少是多少?
解:由η= ×100%知,电热水器消耗的电能W电= = =5.25×106 J由W=Pt可知电热水器正常工作的最少时间t= = =5 250 s
(6)某家庭利用太阳能热水器进行加热,用时2 h也将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃.已知太阳能热水器光照面积为2 m2,其每平方米每秒钟接收太阳能的功率为1.2×103 W, 请计算太阳能热水器能量利用率是多少?(计算结果保留一位小数)
解:太阳能热水器接收的功率P′=1.2×103 W×2=2.4×103 W太阳能热水器接收的太阳能W=P′t′=2.4×103 W×2×3 600 s=1.728×107 J太阳能热水器能量利用率η3= ×100%= ×100%≈24.3%
燃料烧水和电烧水计算效率的方法:先求出水吸收的热量(有用功),一般情况下,水吸收的热量可通过Q吸=cmΔt计算再求出消耗的总能量(总功),一般情况下,燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq(Q=qV);用电器消耗的能量Q=W电=Pt最后根据公式η= ×100%计算热效率
比较不同物质的吸热情况况
2. 转换法的应用(热源相同时,将物质“吸收的热量”转换为“__________”)3. 控制变量法的应用(用相同规格的电加热器分别加热质量相同的水和食用油)(1)使两种物质升高相同的温度,比较__________(2)加热相同的时间,比较两种物质的___________4. 实验结论:质量相同的不同物质,当吸收或放出相同热量时,比热容较______的物质温度变化较小
5. 实验注意事项:(1)选取相同加热源的目的:保证相同加热时间内物质____________相同 (2)用酒精灯对不同物质进行加热的缺点,不容易控制相同时间内提供相同热量;外部加热,热量损失大
例 为研究水和食用油的吸热能力,小明同学用如图所示两套完全相同的装置进行实验探究.
(1)实验前,小明同学应选取初温和______相等的水和食用油.除了图中所示的实验器材外,还需要的测量工具有天平和________.
(2)实验采用电加热器的好处是____________________________________、______________________.(3)实验中,两烧杯中放入相同的电加热器,可以通过______________来比较两种液体吸收热量的多少;当水和食用油吸收相同的热量时,可以通过比较____________来判断吸热能力的强弱.(均选填“加热时间”或“温度变化量”)
更容易控制相同时间内提供的热量相同
内部加热, 热量损失少
(4)小明设计的实验表格如下,在表格中横线处补全缺少的项目.
根据表格信息,判断图中能大致反映该实验结果的是________(选填“A”或“B”).分析图像可知,升高相同的温度,________需要的时间短,______吸收的热量更多,________的吸热能力更强(后三空选填“水”或“食用油”).
(5)实验中相同时间内水和食用油吸收的热量_____(选填“相同”或“不同”).(6)已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),则小明的实验中,水在6 min内吸收的热量为________J,食用油的比热容为________J/(kg·℃).(不计热量散失)
(7)同班的小华同学用酒精灯加热做完实验,也用测量的数据作出食用油和水的温度-时间图像,发现图像的开始部分并不是直线,导致此现象的原因可能是_________________________,为了尽量减小这种影响,请你写出一种改进方法:_________________________.(8)使质量相同的水升高相同的温度,加热时间应该相同.但小明和其他小组的同学交流实验数据时发现;自己的实验中加热时间明显偏长,其原因可能是___________________.
刚开始加热时容器吸收热量
先将容器预热再进行实验
(9)(生活实践)冬天,小明想自制一个暖手袋,若只能从食用油和水中选一种装入暖手袋中作为供热物质,则应选择__.(10)(创新装置)小明还想知道家里的陈醋和大豆色拉油哪个吸热能力强.他把质量和初温都相同的陈醋和大豆色拉油,分别装入两个相同的试管,放入沸水中加热,如图丙所示.放入沸水中加热的好处是_________________________________________________________________________(写出一条即可).
使陈醋和大豆色拉油受热均匀(或保证陈醋和色拉油在同一时间段吸收的热量相同)
1. 小军同学坐客车去我市某景区旅游,在旅途中,他看到路灯急速后退,是以________为参照物的;食物串味,从分子动理论观点看,是因为食物分子____________________.
2. 荷叶上的水珠如颗颗珍珠一般,摇一摇荷叶,水珠会很快滑落, 荷叶上竟然滴水不沾.关于荷叶上水珠的一些说法, 正确的是( )A. 当水珠静止不动时,水珠中的水分子也静止不动B. 很小的水珠就是一个水分子C. 荷叶不沾水,是因为水珠与荷叶的分子之间只有斥力没有引力D. 两滴水珠相遇时能形成一个较大的水珠, 说明分子之间存在引力
3.下列实例,通过做功改变物体内能的是( )A. 晒太阳 B. 搓手取暖C. 用电褥子取暖 D. 向双手哈气取暖
4. 以下描述中的“发热”现象,其改变内能的方式与其他三个不同的是( )A. 锯木头锯条发热B. 铁丝反复弯折后发热C. 阳光下路面发热D. 搓手时手掌发热
5. 寒冷的冬天,我们可以坐在电火箱旁取暖,也可以跳绳使身体发热.前者是通过________的方式改变人体的内能,后者是通过________的方式改变人体的内能.(选填“做功”或“热传递”)
温度、热量、内能的关系(赤峰2考)
6. 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. 汽油机的做功冲程中燃气的内能减小C. 我们不敢大口喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多D. 摩擦生热过程将机械能转化为内能,这些内能又可以自发的转化为机械能
7. 下列说法正确的是( )A. 热值大的燃料完全燃烧,放出的热量一定多B. 物体的温度不变,它的内能一定不变C. 物体的内能增加,可能是从外界吸收了热量D. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
8. 根据表中数据,下列判断正确的是( )一些物质的比热容[J/(kg·℃)] A. 在阳光照射下,干泥土比湿泥土升温慢B. 因为水的比热容较大,所以沿海地区比内陆地区昼夜温差大C. 同种物质状态改变,比热容不变D. 质量相同的铝块和铜块升高相同的温度,铝块吸收的热量多
比热容的理解(包头2考,赤峰2考)
比较不同物质的吸热能力
9. 为了比较不同物质的吸热能力,小阳取来相同规格的两个电加热器、完全相同的两个烧杯、温度计,分别对甲、乙两种液体加热,装置如图所示.实验前应保证甲、乙两种液体的________相同;实验时小阳每隔1 min记录一次液体的温度,记录结果如下表,通过分析表中数据可知________液体的比热容较小.
10. 如图是探究“物质吸热规律”的实验装置: (1)取质量相同的水和煤油分别放入两个________的容器里,用两盏同样的酒精灯对它们进行加热,升高________温度时比较它们吸收热量的多少,来衡量谁吸热能力更强;
(2)取相同质量的水和煤油的目的是为了________(选填“便于比较”或“控制变量”);(3)在对水和煤油加热的方式上,有酒精灯和电加热器两种热源可供选择,选用________更容易控制让煤油和水吸收的热量相同;
(4)如果甲、乙两组同学进行分工合作,甲组对水进行加热和记录,乙组对煤油进行加热和记录.他们加热的水和煤油的初温、末温、质量、电加热器的功率和加热时间等都不相同.若温度差用Δt表示、质量用m表示、电加热器的功率用P表示,加热时间用t表示,忽略热损失,则吸收的热量为Pt.此时要衡量水和煤油谁的吸热能力更强,他们应该用________(用已给物理量写出表达式)分别进行计算,得到________的水和煤油、温度升高______吸收的热量,就可以进行比较了.
11.汽油机的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机对外做功________次,活塞往复运动________次.
12. 如图所示是四冲程汽油机工作的一个冲程,该冲程是( )A. 吸气冲程B. 压缩冲程C. 做功冲程D. 排气冲程
13. 关于四冲程汽油机的工作过程,下列说法正确的是( )A. 吸气冲程:只吸入空气B. 压缩冲程:缸内温度降低C. 做功冲程:气体推动活塞做功D. 排气冲程:内能转化为机械能
能量的转换与守恒(呼和浩特、包头、赤峰各2考.多在选择题结合本章知识考查)
14. 如图是十三世纪法国亨内考设计的“魔轮”,轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了12个相同的活动短杆,杆端分别套上一个相同重球,他认为由于右侧重球距离转轴较远,也即重力的______较大,转轮会沿顺时针方向越转越快,其实根据________的原理,无需精确测量就能判定他的这一设想是不能实现的.
热学综合题(包头2考,赤峰4考)
15.下列说法正确的是( )A. 0 ℃的物体内能为零B. 清晨树叶上的露珠是水蒸气液化形成的C. 晶体熔化过程中吸收热量,温度升高D. 尘土飞扬,说明分子做无规则运动
16. 下列说法正确的是( )A. 扩散现象只能发生在气体之间B. 色拉油加热后比热容变大C. 夏天在地面上洒水会感到凉快,是因为水蒸发吸热D. 内燃机的做功冲程,机械能转化为内能
17. 下列说法正确的是( )A. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递B. 雪花纷飞,说明分子不停地做无规则运动C. 同一物体,温度降低得越多,放出的热量越多D. 汽油机的压缩冲程,汽缸内的混合物内能增加,温度升高
18.下列关于热现象的说法正确的是( )A. 水在沸腾过程中吸收热量,温度不断升高B. 一杯水的比热容比一桶水的比热容小C. 冬天搓手取暖是通过做功方式改变物体内能的D. 物体的运动速度越大,物体内部分子运动就越快,因而物体的内能越大
19. “母亲节”到了,小云怀着一颗感恩的心为妈妈精心准备了一桌美食,也感受到了劳动的辛苦和快乐.关于烹饪食物过程中所包含的物理知识,以下认识正确的是( )A. 锅一般都是用铁制造的,主要是利用了铁的比热容较大的性质B. 炒菜时,主要是通过做功的方式增加菜的内能C. 拌菜时,要通过搅拌才能更好入味,说明分子没有做无规则运动D. 炖菜时,主要是通过热传递的方式使菜的内能增加
热量、热效率相关计算(呼和浩特3考,包头2考,赤峰4考.在计算题中结合功、功率考查)
20. 用液化气灶把1.5 kg初温为20 ℃的水加热到100 ℃,需要吸收的热量为__________J.若上述过程中完全燃烧0.021 kg液化气且只有60%的热量被水吸收,则液化气的热值为_______J/kg[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)].
21. 呼和浩特市希拉穆仁草原的冬天,常常风雪交加,异常寒冷.牧民手冷时,总喜欢双手搓几下,就感觉暖和,这是利用________使手的内能增加(选填“热传递”或“做功”),或吹几口气,亦感觉暖和,这是利用________使手的内能增加(选填“热传递”或“做功”).牧民们有时还点燃“羊砖”(草原牧民用的清洁能源)作为燃料,取暖、烧水,一俯一仰,其乐融融.已知羊砖的热值是1.5×107 J/kg,现完全燃烧2 kg的羊砖,放出的热量为__________J;设该热量有10%被水吸收,能将______kg的水从5 ℃加热到95 ℃.[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)].
22. 热量的计算公式为Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t).已知铁的比热容为0.46×103 J/(kg·℃),铝的比热容为0.88×103 J/(kg·℃).(1)一根烧红的铁钉,质量为2 g,温度从800 ℃降低到700 ℃,放出多少热量;(2)相同质量的铁和铝,吸收相同的热量,上升温度较高的是________(选填“铁”或“铝”).
解:铁钉放出的热量:Q放=c铁m(t0-t)=0.46×103 J/(kg·℃)×0.002 kg×(800 ℃-700 ℃)=92 J
23. “宇”牌太阳能热水器,水箱内有200 kg的水.水的比热容为4.2×103 J/( kg·℃),求:(1)在阳光照射下,水的温度升高了10 ℃,水吸收的热量;
解:(1)水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×10 ℃=8.4×106 J
(2)天气原因,水箱内200 kg的水,温度从90 ℃降低到50 ℃,和温度从30 ℃升高到80 ℃ ,放出的热量与吸收的热量之比.
解:(2)由Q放=c水m水Δt1和Q吸=c水m水Δt2可得,c水与m水相同,则 = = =
24. 我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试,已知该车在某段长1.2 km的水平路面做匀速直线运动,用时40 s,汽车在行驶过程中受到的阻力为4 000 N,汽车在此过程中发动机热机效率为48%,汽油的热值q=4.6×107 J/kg.在该段测试过程中:(1)汽车的功率为多少?
解:(1)由于汽车匀速运动,则汽车受到的牵引力与阻力相等,则汽车做的功为W=Fs=fs=4 000 N×1.2×103 m=4.8×106 J功率为P= = =1.2×105 W
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