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1、第十三章内能与热机第 一 节 物 体 的 内 能1.分子动能与分子势能(1)像运动的物体一样，运动的分子也具有动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。(2)分子势能: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。2.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，叫物体的内能。(2)单位:焦耳(J),各种形式能量的单位都是焦耳。(3)对物体内能的理解内能是指物体的内能，不是分子的内能,更不能说是个别分子或少数分子所具有的能量，而是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和。因此，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。一
2、切物体在任何情况下都具有内能。根据分子动理论可知,一切物体中的分子都在永不停息地做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体处于何种状态、是何形状、温度是高是低都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能。也就是说，内能是一切物体在任何情况下都具有的一种能量。内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。物体的内能可以发生改变，当物体的内能发生变化时,物体的表现方式有温度改变和状态改变两种。(4)物体内能与温度的关系一个物体在状态不变时，温度越高，它的内能越大;温度越低，内能越小。物体温度降低时,内能会减小;温度升高时,内能会增大。当物体的状态改变时,尽管温度不变，物体的内能
3、也会改变。如晶体在熔化时，分子动能不变,但物体由固态变为液态时分子间距离变大，分子势能变大，物体内能增大；晶体在凝固时，分子动能不变,分子势能变小，物体内能减小。(5)影响内能的因素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。物体的内能还和物体的体积有关。在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。同一物质,状态不同时所具有的内能也不同。物体的内能还与物质的种类有关。热量知识点1.定义在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。热 量 用 符 号Q表示。在热
4、传递过程中，高温物体放出热量，内能减少,温度降低;低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。2.单位在国际单位制中，热量的单位是焦耳(J)。3.对热量的理解(1)物体本身没有热量。不能说某个物体含有多少热量，更不能比较两个物体热量的多少，只有发生了热传递过程，有了能量(内能)的转移，才能讨论热量问题。(2)热量是在热传递过程中，能量(内能)转移的数量。热量是一个过程量，它存在于热传递的过程中，离开热传递谈热量是 没 有 意 义 的，所 以 我 们不能说“某物体含有或具有多少热量”，只能说“吸收了多少热量或放出了多少热量”。(3)热量的多少与物体能量(内能)的多少、物体温度的高低没有关系。4.温度、
5、热、内能的区别区别温度八执、量定义宏观上:表示物体冷热程度。微观上:反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度。在热传递过程中,吸收或放出能量的多少,是能量转移的数量。I物体内所用分子热运动的动能和分子势能的总和。量的性质状态量过 耨状态量表述只能说“是”、“降低”、“升古力fol 0只能说“放出“、“吸收”。只能说“有”、“改变”。单位摄氏度()焦耳焦耳(J)I改变物体内能的方式知识点1.热传递改变物体的内能(1)热传递:温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫热传递。(2)热传递的条件:物体之间存在着温度差。(3)热传递的方向:能量从高温物体传递到低温物体。(4)热传
6、递的结果:高温物体的温度降低、内能减少,低温物体的温度升高、内能增加，持续到两物体的温度相同为止。2.做功改变物体的内能(1)外界对物体做功,物体的内能会增加。如摩擦生热、压缩气体等。(2)物体对外界做功,物体的内能会减少。如充气后的气球爆炸等。3.热传递和做功的区别4.做功和热传递在改变物体内能上是等效的。实质_ 条 件_J方式（方法）热传递内能的转移不同的物体或物体的不同部分之间存在温度差。热传导、热对流、热辐射。做功其 他 形式 的 能（主要是机 械 能）与 内 能之 间 的相 互 转化 过程。外界对物体做功，物体的内能增加。压缩体积、摩擦生热、锻打物体、拧弯物体等。物体对外界做功，物体
7、的内能减少。体积膨胀等。第 二 节 科 学 探 究：物质的比热容比热容知识点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，叫这种物质的比热容。用 符 号C表不。2.单位焦每千克摄氏度,符号是J/(kgC),它表示的物理意义是:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1时，吸收(或放出)的热量是多少焦。3.比热容是物质的一种属性(1)比热容反映了质量相等的不同物质，在升高(或降低)相同的温度时，吸收(或放出)的热量不同。(2)每种物质都有自己的比热容，不同的物质，比热容一般不同。4.比热容也是物质的一种特性(1)比热容不随物体质量的改变而改变。(2)比热容与温度
8、及温度交化无关。(3)比热容与物体吸热或放热的多少无关。5.比热容与物质的状态有关物质的状态改变,比热容改变。例 如，水和冰的比热容不同。6.比热容是反映物质吸热或放热能力大小的物理量在同样受热或冷却的情况下，比热容大的物质温度变化小,比热容小的物质温度变化大。7.水的比热容水的比热容为4.2x103 J/(kg C),表示的物理意义:1kg水温度升高(或降低)1 所吸收(或放出)的热量是4.2x103Jo热量的计算知识点讲义1.热量计算公式(在没有发生状态变化的情况下)(1)当物体的温度升高时，吸收的热量是:Q吸=cm(t-to)。(2)当物体的温度降低时，放出的热量是:Q放=cm(to-t
9、)。公 式 中c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体的初温,t表 示 物 体 的 末 温 表 示 物 体 吸 热 时 升 高 的 温度,(to-t)表示物体放热时降低的温度。(3)若温度的变化量用M表示，那么吸、放热公式可统一表示为 Q=cmAto2.热量公式的变形式“c =Q-njin =Q z，/=Q加cAt me利用热量的计算公式，不仅可以计算物体吸收(或放出)热量的多少,还可以计算物质的比热容、质量、温度变化等。计算式为:3.热平衡方程两个温度不同的物体在一起时，高温物体放出热量，温度降低;低温物体吸收热量，温度升高，最后两物体温度相同。如果没有热量损失，则Q吸=Q放这就是
10、热平衡方程，利用这个关系和热量的计算公式也可以求出物质的比热容、物体的质量或温度O第 三 节 内 燃 机热 机 知 识 点1.内能的利用(1)利用内能加热物体。(2)利用内能做功。2.热机的定义将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器统称为热机。3.热机的种类热机是把内能转化为机械能的机器。热机的种类很多。例如:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。内燃机知识点1.内燃机(1)内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机。(2)分类:内燃机分为汽油机和柴油机。(3)冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫一个冲程。(4)工作原理:四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、
11、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环,在一个工作循环中，活塞往复两次,曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。2.汽油机(1)汽 油 机 的 结 构(见 课 本)(2)汽油机的工作过程汽油机在工作时，一个工作循环包括四个冲程，活塞往复两次,曲轴转动两周，做一次功。(3)能量转化压缩冲程:机械能转化为内能。做功冲程：化学能燃料燃烧-内能推动活塞做斗机械能3.柴油机(1)柴油机的结构:如图所示。进气门活塞连杆喷油嘴排气门汽缸-曲轴(2)汽油机与柴油机的比较内燃飞项 目 汽油机柴油机构造汽缸顶部有火花塞。汽缸顶部有喷油嘴。燃料汽油柴油气程吸冲汽油机在吸
12、气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物。柴油机在吸气冲程中只吸入空气。火式点方压 缩 冲 程 末，火花塞产生电火花点 燃 燃 料，称为点燃式。压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷进柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式。效率效率低,20%30%。效率高,30%45%o应用机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等。机体笨重，主要用于载重汽车、轮船等。第四节热机效率和环境保护燃料的热值知识点讲义1.定义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。2.单位:焦每千克,符号:J/kg。3.热值的物理意义表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。如木炭的热值为3.4xQ7j/kg,
13、它 表 示 1 kg 的木炭完全燃烧时所放出的热量是3.4x|07Jo4.热值是燃料本身的一种特性，热值的大小是由燃料本身来决定的。每种燃料都具有一定的热值,不同燃料的热值一般不同，同种燃料的热值不随它是否燃烧完全而改变，也不随燃料质量的大小而改变。5.公式:q=Q/m,q表示燃料的热值,Q表示燃料完全燃烧放出的热量,m表示燃料的质量。求燃料放热公式:Q=mq。6.燃料的有效利用(1)影响燃料有效利用的因素:一是燃料不可能完全燃烧;二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只是一小部分被有效利用。(2)炉子的效率炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫炉子的效率。现代化大型锅炉的效率可达90%以
14、上，一般小型锅炉的效率 不 足60%o(3)提高燃料利用率的方法:提高燃料的利用率是节约能源的重要措施。把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧,加大送风量，可使燃料燃烧得更充分;加大受热面积，可减小烟气带走的热量。这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。热机的效率知识点讲义1.定义:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所释放的能量之比。2.公式：n=w有/w总3.热机效率总小于1的原因由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总 小 于1。4.提高热机效率的主要途径(1)使燃料充分燃烧；(2)尽量减少各种热量损失；(3)在热机的设计和制造上，采用先进的技术；(4)使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。