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第5節(jié) 物體的內(nèi)能
內(nèi)能
熱運(yùn)動
物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動，叫熱運(yùn)動。
內(nèi)能
分子動能：分子由于運(yùn)動而具有的能叫分子動能。物體的 越高，分子運(yùn)動得越快，它們的動能越大
分子勢能：由于分子之間具有一定的距離，也具有一定的作用力，因而分子具有勢能，稱為分子勢能
物體的內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和，叫物體的內(nèi)能。單位：焦耳（J）
對內(nèi)能的理解
內(nèi)能是指物體的內(nèi)能，不是分子的內(nèi)能，是物體內(nèi)部所有分子共同具有的分子動能和分子勢能的總和。單純考慮一個(gè)分子的分子動能和分子勢能是沒有現(xiàn)實(shí)意義的
一切物體在任何情況下都有內(nèi)能 （0℃的冰具有內(nèi)能嗎）
內(nèi)能具有不可測量性，即不能準(zhǔn)確知道一個(gè)物體的內(nèi)能的具體數(shù)值
影響物體內(nèi)能大小的因素：物體的質(zhì)量、物體的溫度、物體的體積、物體的種類、物體的狀態(tài)都可以影響物體內(nèi)能的大小
物體內(nèi)能的改變
熱傳遞改變物體的內(nèi)能
對熱傳遞的理解
條件 不同物體或同一物體的不同部分之間存在
方向 由 溫物體轉(zhuǎn)移到 溫物體或由同一物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分
結(jié)果 溫度相同
注意：高溫物體降低的溫度和低溫物體升高的溫度不一定相同
但放出的熱量和吸收的熱量相同
熱傳遞是把內(nèi)能由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，而不是由內(nèi)能大的物體傳遞給內(nèi)能小的物體
內(nèi)能大的物體溫度不一定高，例如1000kg1℃的水內(nèi)能大，0.1kg100℃的水內(nèi)能小
做功改變物體的內(nèi)能：對物體做功，物體的內(nèi)能會 ；物體對外界做功，物體的內(nèi)能
溫度、熱量、內(nèi)能三者之間的區(qū)別與聯(lián)系
項(xiàng)目 溫度 熱量 內(nèi)能
定義 宏觀上：表示物體的冷熱程度
微觀上：反映物體中大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度 在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少 構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和
量的性質(zhì) 狀態(tài)量 過程量 狀態(tài)量
表述 用“降低”“升高”“降低到”“升高到”“是”等表述 用“放出”或“吸收”等表述 用“有”“具有”“改變”“增加”“減少”等表述
單位 攝氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J）
關(guān)系 熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，使其內(nèi)能增加或減少，但溫度不一定改變（如晶體的熔化、凝固過程），即物體吸熱，內(nèi)能會增加，物體放熱，內(nèi)能會減少，但物體的溫度不一定發(fā)生改變
比熱容
定義：單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，溫度升高1℃所吸收的熱量叫這種物質(zhì)的比熱容，用符號c表示
單位：焦/(千克·℃)，讀作焦每千克攝氏度
比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)
比熱容是物質(zhì)自身的性質(zhì)之一，與物體的質(zhì)量、體積等無關(guān)
水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，其物理意義是：質(zhì)量為1kg的水，溫度升高（或降低）1℃時(shí)所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J
對于同一種物質(zhì)，比熱容的值還與物質(zhì)的物態(tài)有關(guān)，同一種物質(zhì)在統(tǒng)一物態(tài)下的比熱容是一定的，但在不同物態(tài)下，比熱容是不相同的。比如水和冰的比熱容不同
水的比熱容較大的應(yīng)用
水的吸（放）熱本領(lǐng)強(qiáng)，用水作散熱劑
水的溫度難改變，對機(jī)械或生物體起保護(hù)作用
熱量的計(jì)算
以Q表示物體吸收（或放出）的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體質(zhì)量，t0表示初始溫度，t表示末溫，?t表示初溫和末溫的溫差，則有熱量計(jì)算的一般公式：Q＝cm?t
熱機(jī)
熱機(jī)的特點(diǎn)：通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
內(nèi)燃機(jī)
內(nèi)燃機(jī)就是燃料在機(jī)器氣缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)。
工作過程：汽油機(jī)在工作時(shí)，活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，活塞從汽缸的一端運(yùn)動到汽缸的另一端，叫一個(gè)沖程
汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程
在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱ν庾龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成

燃料的熱值
定義：1kg某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量
單位：J/kg（固、液）或J/m3（氣）
酒精的熱值是3.0×107 J/kg，表示1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107 J
煤氣的熱值是3.9×107 J/m3，表示1 m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107 J
關(guān)于熱值的理解：熱值是燃料本身的一種屬性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)
公式：Q=mq或Q=qV（q為熱值）
練習(xí)
1.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法正確的是（　　）
物體內(nèi)能增加，一定要從外界吸收熱量 B．物體溫度升高，它的內(nèi)能一定會增加
C．溫度為0℃的物體沒有內(nèi)能 D．溫度相等的1kg水和100g水內(nèi)能相同
高空的云層中有許多小水滴和小冰晶．當(dāng)小冰晶越聚越大上升氣流托不住它時(shí)就會下落，在下落過程中變成了雨滴，這一過程中（　　）
它的內(nèi)能減小了 B．它的內(nèi)能增加了
C．它的內(nèi)能沒有發(fā)生變化 D．發(fā)生了液化現(xiàn)象
在一個(gè)配有活塞的厚壁玻璃筒中放一團(tuán)硝化棉,迅速向下壓活塞,硝化棉就燃燒起來了。李文華同學(xué)用下面的四句話解釋了這一過程，正確的順序是（ ）
當(dāng)溫度達(dá)到硝化棉的著火點(diǎn)時(shí)，硝化棉就繞燒起來了 活塞壓縮筒內(nèi)空氣，通過做功的方式使筒內(nèi)氣體內(nèi)能增加 用力向下壓活塞 ④筒內(nèi)氣體溫度升高
如圖所示，“在金屬管內(nèi)裝一些酒精，當(dāng)迅速來回拉動繞過金屬管的粗繩時(shí)，筒壁會發(fā)熱，一會兒，看到緊塞在管口的塞子突然被射出，同時(shí)聽到“呼”的一聲．根據(jù)這些現(xiàn)象，下列說法不正確的是（ ）
A來回拉動粗繩時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．塞子被射出，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C筒壁會發(fā)熱，原因是酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D．“呼”的一聲，是塞子突然射出時(shí)引起空氣振動產(chǎn)生的
關(guān)于溫度、熱量、和內(nèi)能，下列說法正確的是（　　）
A. 溫度高的物體內(nèi)能一定大 B. 物體的溫度越高，所含的熱量越多
C. 內(nèi)能少的物體也可能將能量傳給內(nèi)能多的物體
D. 物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，只要溫度不變，物體的內(nèi)能就一定不變
由Q=cm（t-t0）可得c=Qm（t-t0），關(guān)于同一種物質(zhì)的比熱容c，下列說法正確的是（　　）
若吸收的熱量增大一倍，則比熱容增大一倍 B．若質(zhì)量增大一倍，則比熱容減小至一半
C．比熱容與物質(zhì)吸收的熱量成正比，與質(zhì)量和溫度變化量成反比
D．比熱容是物質(zhì)的特性，與吸收的熱量、質(zhì)量和溫度變化量無關(guān)
甲、乙兩物體質(zhì)量、初溫都相同，甲的比熱大于乙的比熱.當(dāng)它們放出相同的熱量后，相互接觸，接觸以后內(nèi)能的變化情況是（　　）
A. 甲的內(nèi)能增加，乙的內(nèi)能減少 B. 甲的內(nèi)能減少，乙的內(nèi)能增加
C. 甲的內(nèi)能不變，乙的內(nèi)能減少 D. 甲、乙的內(nèi)能都不變
甲、乙兩種物質(zhì)，質(zhì)量之比為4：1，放出熱量之比是3：1，它們的比熱之比是1：2，則降低溫度之比分別是（　　）
A．1：2 B．1：3 C．3：2 D．4：1
用如圖甲所示的兩個(gè)完全相同的電加熱器分別給A、B兩種液體加熱，繪制它們的溫度隨時(shí)間變化的圖像，如圖乙所示。如果A、B為同種液體，則________液體的質(zhì)量較大。
某研究小組為測量垂直于太陽光的面積為1米2表面上，每秒鐘接受到的太陽能，用自制太陽能熱水器做實(shí)驗(yàn)。經(jīng)多次試驗(yàn)得到自制太陽能熱水器吸收太陽能的效率為50%。控制太陽能熱水器接受太陽光垂直照射的面積始終是2米2，太陽能熱水器內(nèi)的水的質(zhì)量為100千克，水的初溫為20℃，經(jīng)8750s時(shí)間后上升到45℃。請計(jì)算：
(1)在上述過程中太陽能熱水器內(nèi)的水吸收熱量是多少焦耳?
(2)垂直于太陽光的1米2表面上，每秒鐘接受到的太陽能是多少焦耳？
有三種液體分別用相同的熱源加熱，如圖是加熱時(shí)液體溫度隨時(shí)間變化的圖象．下列分析不正確的是（　　）
如果b?c質(zhì)量相同，b的比熱小于c的比熱
B．如果a?b是同種物質(zhì)，a的質(zhì)量大于b的質(zhì)量
C．如果b?c是不同種液體，b的沸點(diǎn)大于c的沸點(diǎn)
D．如果a?b是不同種物質(zhì)，它們的沸點(diǎn)相同
如圖所示，是冷水與熱水混合時(shí)，溫度隨時(shí)間變化的圖象．假設(shè)在熱傳遞過程中沒有熱量損失，那么，由圖中所給的信息可知，冷熱水的質(zhì)量與吸放熱之比分別是 （ ）
A．2：1、1：1 B．1：1、2：1 C．1：1、1：2 D．1：2、1：1
甲、乙兩金屬球，質(zhì)量相等，初溫相同，先將甲球投入冷水中，待熱平衡后水溫升高t℃，取出甲球（設(shè)熱量與水均無損失），再迅速把乙球投入水中，這杯水熱平衡后水溫又升高t℃，設(shè)甲、乙兩球的比熱分別為C甲和C乙，則有（　　）
C甲=C乙 B．C甲＞C乙 C．C甲＜C乙 D．無法確定
用兩個(gè)相同的電熱器給質(zhì)量同為2kg的物質(zhì)甲和水加熱，它們的溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，據(jù)此判斷甲物質(zhì)10min吸收的熱量為（??）
A．5.04×105J B．4.2×105J C．2.52×105J D．條件不足，不能計(jì)算
如圖是用完全相同的加熱裝置給甲、乙兩種質(zhì)量相等的不同晶體同時(shí)均勻加熱，兩種晶體熔化前后溫度隨時(shí)間變化的圖象．則單位質(zhì)量的兩種晶體熔化過程中吸收的熱量相比較，Q甲______Q乙；液態(tài)時(shí)它們的比熱容c甲______c乙（填“大于”、“小于”或“等于”）．
12.圖是某太陽能熱水器，向其中注入50 kg的水，陽光照射一段時(shí)間后，水溫從10℃升高到50℃。水的比熱容是4.2×103J／（kg·℃）。試求：
（1）這段時(shí)間該熱水器中的水吸收的熱量是多少?
（2）如果這段時(shí)間該太陽能熱水器接收到太陽輻射的熱量是2.8×107J，則這段時(shí)間該熱水器的效率是多少?
（3）若用煤燃燒來提供2.8×107J的熱量，需完全燃燒多少千克煤? （煤的熱值約為3.5×107J／kg）
1.100g熱水和50g冷水混合后（不考慮熱量損失），則（　　）
熱水降低的溫度等于冷水升高的溫度 B．熱水降低的溫度小于冷水升高的溫度
C．熱水降低的溫度大于冷水升高的溫度 D．熱水放出的熱量小于冷水吸收的熱量
兩個(gè)相同的容器分別裝了質(zhì)量相同的兩種液體，用同一熱源分別加熱，液體溫度與加熱時(shí)間關(guān)系如圖所示．根據(jù)圖線可知（　　）
甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容
B．如果升高相同的溫度，兩種液體吸收的熱量相同
C．加熱時(shí)間相同，甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量
D．加熱時(shí)間相同，甲液體溫度升高比乙液體溫度升高得多
若一輛氫動力汽車正常行駛時(shí),功率是70千瓦,氫氣的熱值是1.4×108焦／千克,燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率是50%,在阻力不變和不考慮其它能量損耗時(shí),要使該車能正常行駛,汽車每小時(shí)至少消耗氫氣 千克.
關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是（　　）
A物體內(nèi)能減少時(shí)，一定對外做功 B物體內(nèi)能增加時(shí)，溫度不一定升高
C汽油機(jī)的做功沖程把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體多
國產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸直徑為60毫米，活塞沖程長60毫米，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為10×105帕，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分．
求這種汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)做功的功率（不計(jì)摩擦損失）；
（2）如果滿負(fù)荷工作時(shí)每分鐘消耗12克汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（汽油的燃燒值為4.6×107焦/千克，π=3）
參考答案
B 2.B 3.3241 4.C 5.C
D 2.B 3.C 4.B 5.（1）1.05×107J?（2）1200J/(m2.s)
7.B 8. A 9.C 10.C 1.。小于；大于． 12.8.4×106?J??30％ 0.8 kg
1.B 2.A 3.3.6kg 4.B
勤能補(bǔ)拙，練可達(dá)通，學(xué)而廣博

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