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物理九年级 第十六章 热和能

发布时间:2013-12-01 13:26:59  

第十六章 热和能
一、分子热运动 二、内能 三、比热容与热值 四、热机 五、能量转化和守恒
一、温度、热量和内能 二、比热容的特性 三、热值的概念 四、热效率

一、 分子热运动 1.扩散现象 (1)条件:可以发生在 气 体、 液 体和 固 体之间。 (2)影响因素: 温度 越高,扩散越快。 2.热运动 (1)定义:一切物体的分子都在不停地做 无规则 的运动。 (2)影响因素: 温度 越高,扩散越快。 注意:物质的分子运动和机械运动是不同的。分子运动是 我们肉眼看不见的,如“香味扑面”、“槐花飘香”;机 械运动需受外力作用,如“尘土飞扬”、“沙尘翻滚”等。 3.分子间的作用力 (1)当分子间距离很小时,分子力表现为 斥力 。这是固体 和液体很难被压缩的原因。 (2)当分子间距离稍大时,分子力表现为 引力 。如橡皮 筋很难被拉断。

(3)当分子间相距较远时,分子间的作用力变得 十分微弱 , 可以忽略。如气体分子可以自由地充满整个空间。 二、 内能 1.定义:物体内部所有分子热运动的 动 能和 分子势 能的总和。 2.主要影响因素: (1)温度升高,内能 增加 ;温度降低,内能 减小 。 (2)特点:一切物体都具有 内能 。 3.改变方法 (1)热传递 a. 热量:在热传递的过程中, 传递热量 的多少。 b. 条件:存在 温度差 。 c. 规律:物体吸热,内能 增加 ;物体放热,内能减小。 d. 传递方向:热量只能从 高温 物体传到 低温 物体。 e.实质:能的 转移 ,即能的形式在转移的前后没有改变。

(2)做功 a. 规律:对物体做功,物体的内能增加,物体对外做功,本 身内能 减小 。 b. 实质:内能与其他形式的能的 相互转化 。 三、 比热容与热值 1.比热容 (1)定义:单位质量 的某种物质温度升高 1 ℃ 所吸收 的热量。 ℃) (2)单位: J/(kg· 。 (3)热量的计算公式:Q= cmΔt 。 (4)水的比热容 ℃) a.数值:c水=4.2×103 J/(kg· 。水的比热容在所有液态和 固态物质中是最大的。 b.意义:1 kg水的温度升高(或降低)1 ℃吸收(或放出)

的热量是 4.2×103 J 。 c.应用:“暖气”取暖用 水 作介质,机器中的冷却水循环系 统等。 注意:(1)比热容是物质的一种特性,它不随物质的质量 改变而改变,也不随物质的吸热(放热)量的多少的变化 而变化;(2)对于同一种物质,比热容与它的状态有关。 2.热值 (1)定义:1 kg(或1 m3)燃料 完全燃烧 所放出的热量。 (2)单位: J/kg (或J/m3) (3)计算公式:①液体:Q吸= qm ;②气体:Q放= qV 。 注意: 热值只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体 积等均无关。 四、 热机 1.能量

转化: 内 能转化为 机械 能。 2.内燃机:包括 汽油机 、 柴油机 等。

3.汽油机的工作过程及特点 (1)四个冲程的特点


吸气

机械能

向上 运动

内能

做功



上 排气

(2)工作过程

一个工作循环,活塞往复 两 次,曲轴转动两 周,对外做 功 一 次。 4.热机效率 (1)概念:用来做有用功 的那部分能量与燃料 完全燃烧 放 出的能量之比。 (2)提高热机效率的途径: a.减少各种 ; 热量损失 b.减少 摩擦 ,保持良好的润滑; 充分燃烧 c.尽可能使燃料 。

五、 能量转化和守恒 1.能量转化定律:能量既不会凭空 消失 ,也不会凭空 产生 , 它只会从一种形式 转化 为其他形式,或者从一个物体 转移 到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的 总量 保持不变 。 2.特点:能量的转化和转移具有一定的 方向 性。

易错易混点一 温度、热量和内能 例1 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 ( C ) A.温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小 B.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一 定不变 C.内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体 D.物体的温度越高,所含热量越多 易错原因: 没有真正理解温度、热量、内能的概念,混淆三 者之间的区别。 解析:物体的内能与三个因素有关,即物体的质量、温度、状 态,因此只说一个因素是无法比较内能的。所以选项A、B错 误。热量是物体在热传递过程中吸收或放出热的多少,离开 热传递,说一个物体含热量的多少是错误的,D错误。

易错易混点二 比热容的特性 例2 下列说法正确的是 ( C ) A.一桶水用去一半,余下的半桶水的比热容为原来的一半 B.物质吸收的热量越多,它的比热容就越大 C.不同物质的比热容也可以相同 D.比热容是物质的一种属性,与物质的种类与状态无关 易错原因:解答本题若不细心分析“比热容是物质的一种属性, 与物质的种类与状态无关”这一句话,就会选D作为答案。 解析:比热容是物质的一种特性。每种物质都有自己的比热容, 不同物质的比热容一般不同,但也有不同物质的比热容是相 同的(比如冰与煤油的比热容是相同的);同种物质,状态 不同,比热容不同(比如水与冰是同种物质,但其比热容是 不同的)。比热容只与物质有关,与其质量、吸放热情况、 温度变化等无关。

易错易混点三 热值的概念 例3 关于燃料和燃料的热值,以下说法正确的是 ( 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.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧干木 柴放出的热量一定多 D.为

了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料 易错原因:对热值的概念理解不透,把影响燃料燃烧放出热量 的多少的因素与影响燃料热值大小的因素相互混淆造成错解。 解析:热值的大小是由燃料的种类决定,与燃烧情况无关。煤 的热值大于干木柴的热值,燃烧相同质量的煤放出的热量比 干木柴放出的热量多;锅炉的效率与燃料的热值无关,它与 热量的损失、燃料是否完全燃烧有关。

易错易混点四 热效率 例4 2012年春节前夕,小军同学家里用上了清洁的天然气。 小军想知道烧开一壶水需要多少天然气。于是,他做了以下 的实验:小军在水壶中装满一壶水(5 L),用温度计测得 其温度是20 ℃,然后打开天然气炉加热水壶里的水,8 min 后水壶内的水沸腾,小军马上测量出此时沸水的温度刚好为 100 ℃,则小军在烧开这一壶水所需要消耗天然气可能是下 列中的哪一个(小军家所用的天然气的热值为8.4×107 J/kg) ( ) A.小于0.02 kg B.等于0.02 kg C.大于0.02 kg D.以上三种都有可能

易错原因:不考虑实际情况,只从理论上进行计算得到结果。 把水烧开所需要的热量是Q吸=cmΔ t=4.2×103 J/(kg· ℃) ×1×103 kg/m3×5×10-3 m3×(100 ℃-20 ℃) =1.68×106 J,所需要的天然气质量m=Q吸/q=1.68×106J/ (8.4×107 J/kg)=0.02kg,从而选择答案B。 解析:从上面错解来看,其计算过程并没有错,错在对计算结 果的处理上。利用天然气燃烧加热水的过程,是实现了能量 的转化过程,而能量在转化过程中一定会伴随着能量的损耗, 也就是说天然气燃烧放出的能量不可能100%地被水吸收。而 上面所计算得到的0.02 kg天然气是在不计热量损失的情况 下所需要天然气的质量,但在现实中是不可能做到没有热量 损失的情况,所以实际中所需燃烧的天然气一定会大于0.02 kg。 答案:C


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