“热和能”是热学的重点内容,也是中考的热点。这部分知识涉及到的考点有:内能、改变内能的两种方式和热量的符号及单位,比热容的定义、单位和物理意义,热传递过程中吸收或放出的热量的计算,机械能和内能的相互转化、热机中能的转化,燃料热值和燃料完全燃烧时放出热量的计算等。
1.会辨别内能、热量和温度
例1.关于内能、热量和温度,下列说法中正确的是
A.温度低的物体可能比温度高的物体内能多
B.物体内能增加,温度一定升高
C.物体内能增加,一定要从外界吸收热量
D.物体温度升高,它的热量一定增加
【解析】内能是能量的一种形式,它是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。内能大小与物体的质量(反映物体内部分子数的多少,影响分子的动能)、体积(反映分子间平均距离的大小,影响分子间的势能)、温度及构成物体的物质种类都有关系。对于同一个物体,温度升高时,它的内能增大,温度降低时,内能减小。对不同物体,由于质量、体积未确定,温度低的物体可能比温度高的物体内能多。故A正确。在晶体熔化、液体沸腾时,要吸热,内能增加,而温度却保持不变。故B错。改变物体内能,可以有做功和热传递两种方法,故C错。热量是在热传递过程中,传递能量的多少,它不是物体具有的能量,物体具有的能量用内能表示,所以应该说“物体温度升高,它的内能一定增加”。故D错。
【答案】A
【方法总结】几个概念的关系:①温度与内能:因为温度越高,物体内的分子做无规则运动的速度越大,分子的平均动能越大,因此物体的内能越多。但要注意:温度不变,内能可能增加,也可能降低(联想晶体的熔化、凝固,液体沸腾等你就会明白)。②温度与热量:温度反映的是分子无规则运动的剧烈程度。分子运动越剧烈,物体温度就越高。热量是在热传递过程中,内能转移的多少。温度高的物体放出热量,内能减小,温度低的物体吸收热量,内能增加。两物体间不存在温度差时,物体具有温度,但没有热传递,也就谈不上“热量”。③热量与内能:热量反映了热传递过程中,内能转移的数量。物体放出了多少热量,内能就减小多少;物体吸收了多少热量,内能就增加多少。要注意:做功也可以改变物体内能。对物体做功,物体的内能会增加,对物体做了多少功,物体的内能会增加多少;物体对外做功,物体的内能会减小,对外做功多少,物体的内能会减小多少。④内能与机械能:内能是物体内部所有分子无规则运动的动能与势能的总和。机械能是指整个物体发生机械运动时具有的能量。一个物体可以同时具有内能和机械能。因为一切物质的分子都在不停的做无规则运动,总有分子动能;分子间总是存在着引力和斥力,总有分子势能,所以一切物体在任何情况下都具有内能,即内能不可能为零。机械能可以为零。
2.能理解比热容实验中的方法
例2.图1所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置。
①加热过程中,用搅棒搅动的目的是_________________;水和煤油吸热的多少是通过_______________________来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)。
②关于该实验的变量控制,下列要求中不正确的是______________(填字母)
A.采用相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与烧杯底的距离等)
B.烧杯中分别装入相同体积的水和煤油
C.使用相同的烧杯
【解析】本实验就用到了转换法和控制变量法。(1)加热过程中,用搅棒搅动能加快液体流动,使各部分受热均匀。在加热情况相同时,不同物质加热时间越长,物体吸热越多(如果是给同种物质加热,则吸热多少可以看加热时间,也可以看升高的温度)。
(2)实验中应控制加热情况和吸热情况相同。A中控制了加热方法相同,B、C是控制吸热情况的,不过烧杯中应该分别装入相同质量的水和煤油。
【答案】①加快液体流动,使各部分受热均匀 加热时间 ②B
【方法总结】转换法和控制变量法是物理中常用的方法。物理学中对于一些“看不见、摸不着”的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。控制变量法是把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为:某两次试验只有一个条件不相同,若两次试验结果不同,则与该条件有关,否则无关。反过来,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。
3.熟悉热机及热量的计算
例3.一台单缸四冲程柴油机,飞轮转速为3600转/分,该柴油机活塞1s对外做功次。若其效率为40%,消耗5kg的柴油转化成的机械能是J。(q柴油=4.3×107J/kg))
【解析】对于热机要牢记几个数据关系:1个工作循环,包含4个冲程,曲轴(或飞轮)转过2圈,对外做功1次。题目已知飞轮转速为3600转/分,则合60转/秒,1s对外做功30次。第二个空涉及燃料燃烧放出的热量及对效率的理解,热机中有用的能量是机械能,总的能量是燃料燃烧放出的热量。即
【答案】30 8.6×107
【方法总结】(1)对于热机,要会根据图示判断处于哪个冲程。只要抓住活塞运动的方向,配合气门的开闭,这类问题可迎刃而解。活塞向下,同时进气门打开,是吸气冲程;活塞向下,同时两气门关闭,是做功冲程。活塞向上,同时排气门打开,是排气冲程;活塞向上,同时两气门关闭,是压缩冲程。(2)热量的计算主要涉及两个公式:。要注意关键字“升高到”、“升高了”、“加热到沸腾”的含义。热量的计算往往涉及到效率问题,要会根据实际情况区分有用的能量和总的能量。
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