資源簡介

第10講 分子運動論、內能、熱量與熱機
知識梳理
【復習重點】
1.分子運動論的基本觀點
(1)物質是由分子(或原子、離子)等微觀粒子構成的。
(2)分子在不停地做無規則運動(即熱運動)。分子的熱運動宏觀表現為擴散。擴散的方向總是從高濃度向低濃度進行。21cnjy.com
(3)分子間存在間隔。一般情況下，同種物質分子間隔大小：氣態>液態>固態(水例外)，氣態時分子間距大約是固液態分子間距的10倍。【來源：21cnj*y.co*m】
(4)分子間存在相互作用力(包括引力和斥力)，其相互作用力的大小與分子的勢能有關。
2.內能與熱量
物質內部大量分子做無規則運動時所具有的能叫作內能(俗稱熱能)。內能即物體內部大量分子運動時所具有的動能和勢能的總和。物體的溫度越高，其內部的分子運動越快，內能就越大。注意：內能增加時物體的溫度不一定升高，如冰塊熔化時吸熱，內能增加，但溫度不變。
做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式。對物體做功時物體內能增加，其實質是機械能轉化為物體的內能；物對外做功時內能減少，其實質是物體內能轉化為機械能。熱傳遞的形式有傳導、對流和輻射三種。熱傳遞的方向是從物體的高溫端傳向低溫端或者從高溫物體傳向低溫物體。熱量指熱傳遞過程中物體吸收或放出的能量的多少。熱量的多少與內能的大小沒有直接聯系。
3.比熱與熱量計算
單位質量的某種物質，溫度升高1℃(或降低1℃)能吸收(或放出)的熱量，叫作某種物質的比熱。比熱是物質的一種特性，不同的物質一般具有不同的比熱。水的比熱(4.2×103J/(kg·℃))在所有物質中是最大的。21·cn·jy·com
物體吸、放熱的計算公式：Q=cmΔt。
熱傳遞過程中若無熱量損失，則有Q吸=Q放。
熱傳遞過程中若有熱量損失，設熱傳遞效率為η，則有Q吸=Q放η。
4.熱值
燃料燃燒的過程是化學變化的過程。從能量轉變的角度看燃料燃燒是化學能轉變為內能。
燃料的熱值是1kg的某種燃料完全燃燒所放出的熱量，可用“q燃”來表示，單位為J/kg(氣體燃料的熱值單位為J/m3)。燃料的熱值是燃料的一種特性。21*cnjy*com
一定質量的燃料完全燃燒時所放出的熱量，可用公式Q=m·q燃進行計算。
5.熱機
初中科學中所涉及的熱機主要是內燃機中的汽油機。汽油機的結構主要包括氣缸、活塞、鏈桿、曲軸、火花塞和兩個氣門。工作一周期曲軸轉2圈，每半圈為一個沖程，每個周期有吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。其中只有做功沖程是內能轉化為機械能的沖程。要注意每個沖程中各結構的工作情況，即要求能根據汽油機的各結構運動或工作情況，判斷屬于哪個沖程。
【復習難點】
1.物體內能與熱量概念的區別，改變物體內能的兩種方式。
2.熱機(主要是汽油機)的工作結構特點及四個沖程的工作過程。
【易考點】
1.利用分子運動論對有關現象進行解釋、內能與熱量兩者概念的區別、改變物體內能的兩種方式。
2.利用比熱公式與熱值的相關計算，一般與其他知識點結合起來考查。
3.汽油機四個沖程的工作過程。
考點精析
考點一 分子運動論的基本觀點
例1、如圖所示，將兩個表面光滑清潔的鉛塊放在一起擠壓后，發現它們會結合在一起。這個現象說明 。想把這個實驗做成功，要利用鉛塊較軟的特點并且要用力擠壓，據此你推想分子間作用力的一個特點是 。21*cnjy*com
【解題思路】將兩個表面光滑清潔的鉛塊放在一起擠壓后，發現它們會結合在一起，這個現象說明分子間存在著引力。要利用鉛塊較軟的特點并且要用力擠壓，它們才會結合在一起，說明分子間的引力只有在分子間距很小的情況下才起作用。
【參考答案】分子間存在引力引力只有在分子間距很小的情況下才起作用
【方法歸納】當分子間距大到一定值時，分子間作用力不起作用。
【易錯誤區】深化理解分子之間的作用力是解答本題的關鍵。
考點二 內能與熱量
例2、【安徽】下列關于功、內能和熱量的描述中，正確的是()
A.物體的溫度不變，內能一定不變
B.做功和熱傳遞都能改變物體的內能
C.溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體多
D.熱量總是從內能大的物體向內能小的物體傳遞
【解題思路】內能的多少與物體的質量、溫度、狀態有關，溫度不是決定物體內能大小的唯一因素，還應考慮其他因素。改變物體內能有做功和熱傳遞兩種方式，這兩種方法是等效的；同一物體，溫度高時含有的內能(而不是熱量)一定比溫度低時多，熱量不是狀態量，不能說含有或者具有熱量；熱傳遞的條件是有溫度差，熱傳遞時，高溫物體放出熱量，低溫物體吸收熱量，熱量從高溫物體傳給低溫物體，但內能小的物體溫度可能比內能大的物體溫度高，因此熱量也可能由內能小的物體傳給內能大的物體?！緛碓矗?1·世紀·教育·網】
【參考答案】B
【方法歸納】本題涉及的知識有改變物體內能的兩種方式，內能與熱量、溫度的聯系與區別。
【易錯誤區】物體吸熱或升溫，內能一定增大；但物體吸收熱量，溫度不一定升高，例如晶體熔化時要吸熱，其內能增加但溫度不變。
考點三 熱量及其計算
普光氣田是我國川東第一大氣田，隨著該氣田的開發和利用，大大改善了我們的生活環境。已知天然氣的熱值為3.0×107J/m3，水的比熱為4.2×103J/(kg·℃)，請回答下列問題：
(1)在一個標準大氣壓下，小李想把一壺盛有質量為2kg溫度為20℃的水燒開，不計水壺吸收的熱量，則需吸收的熱量為 J。
(2)若天然氣完全燃燒時有20%的熱量被水吸收，則需完全燃燒天然氣的體積為 m3。
【解題思路】(1)把2kg溫度為20℃的水燒開所吸收的熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J。
(2)由題意知，Q吸=Q放η，且Q放=q燃V，則需要天然氣的體積：V==0.112m3。
【參考答案】(1)6.72×105 (2)0.112
【方法歸納】利用公式計算即可。
【易錯誤區】氣體燃料熱值的單位一般為“J/m3”，這與固體燃料的熱值是有所區別的。
考點四 熱機(汽油機)的工作過程
例4、【濱州】汽車已經成為現代生活中不可缺少的一部分，汽車多數采用汽油機作為發動機，如圖所示為四沖程汽油機的工作循環示意圖。下列說法中，不正確的是()21教育名師原創作品
A.甲沖程是把機械能轉化為內能
B.乙沖程是排氣沖程
C.丙沖程是把機械能轉化為內能
D.丁沖程是吸氣沖程
【解題思路】熱機的工作包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。圖甲：氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機械能轉化為了內能；圖乙：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程；圖丙：氣門都關閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，將內能轉化為了機械能；圖?。哼M氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程。
【參考答案】C
【方法歸納】準確判斷內燃機的四個沖程以及對涉及能量轉化的兩個沖程的理解是解題的關鍵。要結合火花塞的工作情況、氣門和活塞運動的情況進行判斷。21教育網
【易錯誤區】無法將圖片所示與各自的工作沖程對應起來。
考點五 有關熱機的計算
例5、【江西】蓮蓮家的汽車尾部上標有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”使其高速旋轉，來帶動同軸的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高發動機效率和減少廢氣污染的目的。這輛汽車的最低油耗可達0.2kg/(kW·h)，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg。(溫馨提示：最低油耗是指燃燒最少的汽油獲得最大有用功的能量；0.2kg/(kW·h)表示獲得1kW·h能量消耗0.2kg汽油)求：
(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量。
(2)該汽車發動機可以達到的最高效率。(結果保留整數)
【解題思路】(1)根據Q放=mq求出汽油完全燃燒時放出的熱量；(2)根據題意可知，獲得1kW·h能量消耗0.2kg汽油，根據η=放求出熱機的效率。www.21-cn-jy.com
【參考答案】(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J。
(2)完全燃燒0?2kg汽油獲得的能量W=1kW·h=3.6×106J，汽車發動機的效率η=≈39%。21·世紀*教育網
【方法歸納】本題主要考查對熱值和熱機效率計算公式的理解和掌握。
【易錯誤區】要能根據最低油耗數據推知其有用功的能量。
探究提升
例、閱讀材料，回答下列問題：
圓形的水滴
小明早晨在上學的途中發現停留在樹葉上的露珠都是圓圓的。他把這一現象告訴了小紅，小紅興奮地說：“對，我也發現了。還有自來水開關里滯留著的水滴也是呈圓形落下來的。”小明說：“水滴為什么呈圓形呢？”www-2-1-cnjy-com
他們查閱、分析了大量有關資料。得知：水滴的表面被一層看不見的繃緊的表皮覆蓋著。在水的里面，每個分子都受到來自周圍各個方向的同樣大小的力的牽拉。但是在水面上，和空氣接觸的方向沒有拉力的作用。也就是說，只有朝水的內側拉的力在起作用。這個力會使水面變小，所以水滴就變圓了。有些體重較輕的小動物和昆蟲可以在水面上行走，就是利用了水的表面張力。
這激起了兩人的好奇心，他們想：水的表面張力會被破壞嗎？小明認為會，小紅則表示懷疑。于是他們決定用實驗來檢驗。先在臉盆上倒上水，在水面上放幾個用電光紙剪成的小人。然后拿一塊肥皂接觸水面中心，小人立刻向四周散開。2·1·c·n·j·y
為什么會這樣呢？原來，肥皂和洗滌劑中含有堿，它們能破壞水的表面張力。當肥皂溶于水后，這部分肥皂水的表面張力突然減小，于是小人就向著表面張力大的方向移動。2-1-c-n-j-y
(1)根據你剛才的閱讀，將空格補充完整：表面張力是液體內部的分子把表面層分子向 拉的力所引起的，表面張力使水的表面盡可能的變 ，最后成 形的?！境鎏帲?1教育名師】
(2)用鋁箔剪一艘小船，在鋁箔上鉆一小孔，將一小塊肥皂插進小孔，把船放進干凈的水里，小船就會向前進，你能解釋一下其中的道理嗎？【版權所有：21教育】
【解題思路】(1)在液體的里面，每個分子都受到來自周圍各個方向的同樣大小的力的牽拉。在液體表面上，和空氣接觸的方向沒有拉力的作用。也就是說，只有液體內部的分子把表面層分子向液體內部拉的力的作用。這個力就是表面張力，這個力會使水面變小，最后成圓形的。(2)肥皂和洗滌劑中含有堿，它們能破壞水的表面張力。當肥皂溶于水后，這部分肥皂水的表面張力突然減小，于是小船就向著表面張力大的方向移動。21世紀教育網版權所有
【參考答案】(1)液體內 小 圓 (2)當肥皂溶于水后，改變了水的表面張力，于是小船就向著表面張力變大的方向移動。如果水面比較大，表面張力的大小不一致到一致需要較長時間，因此小船就可以在水面上行進許久。
【方法歸納】此題屬于信息給予題，是中考的常見題型，只要認真閱讀，有一定的分析能力和歸納總結能力，將題目中給予的信息與平時所學的知識結合起來答題即可。
【易錯誤區】受太多信息干擾，對如何答題無從下手。
【考點范圍】分子間的作用力。
專項訓練
拓展訓練
題目詳見書本

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