第十三章 内能的知识点
一、分子热运动
分子运动理论的基本内容：物质是由分子和原子组成的；分子不停地做无规则运动；
分子间存在相互作用的引力和斥力。
扩散现象：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。
气体、液体、固体均能发生扩散现象。扩散和分子的热运动的快慢与温度有关。
扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，并且间接证明了分
子间存在间隙。分子间的相互作用力既有引力又有斥力，引力和斥力是同时存在的。
当两分子间的距离减小时表现为斥力；
当两分子间的距离增大时表现为引力；
当分子间的距离很大时，分子间的相互作用力可近似认为分子间无相互作用力。
固体分子间的距离很小，分子间的相互作用力很大；
液体分子间的距离较小，分子间的相互作用力较大；
气体分子间的距离很大，分子间的相互作用力很小；
二、内能的概念：
1、内能：物体内部所有分子由于热运动而具有的动能，以及分子之间势能的总和叫
做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能：既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存
在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素：
①温度：物体的内能跟物体的温度有关，同一个物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。但内能增大（减小），温度不一定升高（降低）。
②质量：在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。
③材料：在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。
④存在状态：在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能
也可能不同。
4、内能与机械能的区别：
（1）机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关
（2）内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子间的相互作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。
三、内能的改变：
1、内能改变的外部表现：
（1）物体温度升高（降低）
物体内能增大（减小）
（2）物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）内能改变。
2、改变物体内能的方法：做功和热传递。
A、做功改变物体的内能：
①做功可以改变内能：
对物体做功，物体内能会增加。
物体对外做功，物体内能会减少。
②做功改变物体内能的实质：内能和其他形式的能的相互转化
B、热传递可以改变物体的内能。
（1）热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递
的现象。
（2）热传递的条件：物体之间有温度差，高温物体将能量向低温物体传递，直至各
物体温度相同（即达到热平衡）。
（3）热传递的方式是：传导、对流和辐射。
（4）热传递改变物体内能的实质：热传递的实质是内能的转移。而不是温度。
（5）热传递过程中：低温物体吸收热量，温度升高，内能增加；高温物体放出热量，温度降低，内能减少。
（6）热量：热传递过程中，传递的能量的多少叫热量。
热量的单位：焦耳（J）。用符号Q表示。
3、做功和热传递改变内能的区别：
由于做功和热传递在改变物体内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体
内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者
能的形式不变。
四、比热容
1． 定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。用符号C来表示。比热容是为了比较不同物质的吸、放热能力而引入的一个物理量。
2. 单位：比热的单位是J／（kg•℃），读作焦耳每千克摄氏度。
3. 比热容的特性
①比热容是物质自身性质之一，不同物质的比热容一般不同，它反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种性质可以鉴别物质。
②对于同一种物质，比热容的值还与物质的状态有关，同一种物质在同一状态下的比热容是一定的，但在不同状态下，比热容是不同的。
③比热容不随物质的质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的变化而变化；只要是相同的物质，不论形态、质量、温度高低、放置地点如何，比热容一般都相同。
4. 质量和初温都相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的物质温度变化小，温度上升速度慢，比热容小的物质温度变化大，温度上升速度快。
质量和初温都相同的不同物质，上升（下降）相同的温度，比热容大的物质吸收的热量多，所用时间相对多些，比热容小的物质吸收的热量少，所用时间相对少些。
5.水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，其物理意义是：质量为1kg的水温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量为4.2×103J。
水的比热最大。水和干泥土相比，在同样受热或冷却的情况下，吸收或放出的热量相同，水的温度变化比干泥土小。因此，在受太阳照射的条件相同时，内陆地区的夏季比沿海地区炎热，冬季比沿海地区寒冷，在一天之内气温的变化也较大。因为水的比热大，在生活中往往用热水取暖，也可以用循环流动的水来冷却。
五、热量的计算
1、物体吸收热量的计算公式：Q吸=cm(t-t0)；
物体放出热量的计算公式：Q放=cm(t0-t)。
公式中，t为末温，to内能与什么有关为初温，上式中的质量m的单位必须是kg。
2、热平衡
两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。
第十四章 内能的利用
一、内能的利用、热机
(一)、内能的获得——燃料的燃烧
燃料燃烧：化学能转化为内能。
(二)、热值
1、定义：1kg（1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
用符号q表示。
2、单位：J/kg（固体、液体）,J/m3(气体)
3、关于热值的理解：
① 某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽。
② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
③ 同种燃料的优劣，取决于它们的热值。
3、公式：Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。
4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
(三)、内能的利用
1、内能的利用方式：
⑴ 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。
⑵ 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。
2、热机：定义：将燃料燃烧放出的内能转化为机械能的装置。
3、内燃机工作原理：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来推动活塞做功，将内能转化为机械能，实现对外做功。它主要有汽油机和柴油机。
4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程
、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、 热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：η=Q有用/ Q总=Q有用/mq
提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧;尽量减小各种热量损失;机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6、汽油机和柴油机的比较：
汽油机 | 柴油机 | ||
不 同 点 | 构造： | 顶部有一个火花塞。 | 顶部有一个喷油嘴。 |
吸气冲程 | 吸入汽油与空气的混合气体 | 吸入空气 | |
点燃方式 | 点燃式 | 压燃式 | |
效率 | 低 | 高 | |
应用 | 小型汽车、摩托车 | 载重汽车、大型拖拉机 | |
相同 | 一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。 | ||
二、能量守恒定律
1、自然界存在着多种形式的能量。如内能，机械能，电能，光能，核能，化学能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。
3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。
4、能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
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