1、课时 16 比热容 热机第六单元 内能 内能的利用考点知识聚焦考点一 比热容的探究与计算1.探究 :比较不同物质的吸热能力探究课题 :比较不同物质的吸热能力实验装置实验设计比较水和食用油吸热能力差异的方法 : 吸收相同的热量 ,比较 ; 升高相同的温度 ,比较 升高的温度吸收的热量考点知识聚焦探究方法实验过程中应当控制水和食用油的 、 相同 ,升高相同温度或吸收相同热量 (即加热相同时间 ),这种研究问题的方法称为 得出结论 质量相等的水和食用油 ,升高相同的温度 , 吸收的热量多 ,说明水的吸热能力 ; 物体吸收热量的多少与物质种类、质量多少、升温多少有关实验注意事项 在此实验中 ,物质吸收
2、热量的多少通过 来表示 ; 实验中使用相同的电加热器 (或酒精灯 )的目的 : 初温质量控制变量法水强加热时间使水和食用油相同时间内吸收的热量相同物理意义 比热容是描述物质吸热本领的物理量 ,比热容越大 ,吸热能力越强定义 质量的某种物质 ,在温度升高时吸收的 与它的质量和升高的 乘积之比 ,叫这种物质的比热容。用字母 表示 单位 ,符号是 考点知识聚焦热量2.比热容一定温度 cJ/(kg )焦每千克摄氏度水的比热容 水的比热容是 ,它的物理意义 : 的水温度升高 (或降低 ) 所吸收 (或放出 )的 为 4.2103 J。 水的比热容大的利用 :一是取暖 (冬季供热用的散热器、暖水袋、暖气、
3、地暖等 )。二是作为冷却剂 (汽车的发动机、发电厂的发电机冷却系统用水作冷却剂 )。三是调节气候 (沿海地区昼夜温差小 ,内陆地区昼夜温差大 ,形成海陆风 ;农民在秧田里灌一些水 ,夜晚降温时 ,对秧苗起保护作用 )吸、放热公式吸热公式 : ;放热公式 : 。如果我们用 t表示温度的变化 ,物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式 :Q= ;若不考虑热损失 ,则 Q吸=Q放 补充说明比热容是物质的一种 ,它的大小与物体的 、 有关 ,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同物质的比热容一般 考点知识聚焦4.2103 J/(kg )热量1 不同1 kg状态特性cmt种类Q放 =cm
4、(t0-t)Q吸 =cm(t-t0)考点知识聚焦考点二 内能的利用 热机1.热机(1)原理 :(2)内燃机分类 :汽油机和柴油机(3)汽油机工作过程考点知识聚焦图示 名称及工作过程冲程 ; 进气门打开 ,排气门关闭 ,活塞向下运动 ,汽油和空气混合物进入汽缸冲程 ; 进气门和排气门都关闭 ,活塞向上运动 ,将 能转化为 能压缩机械吸气内考点知识聚焦冲程 ; 进气门和排气门都关闭 ,活塞向下运动 ,将 能转化为 能冲程 ; 进气门关闭 ,排气门打开 ,活塞向上运动 ,将废气排出汽缸说明 : 每个工作循环经过 个冲程 ,在一个工作循环中 ,活塞往复 次 ,飞轮转动 周 ,对外做功 次 ; 在一个工
5、作循环中 ,只有 冲程对外做功 ,其余冲程都是靠飞轮的 来完成的 做功排气内 机械4 2做功 惯性2 1考点知识聚焦2.热值定义 某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比 ,叫这种燃料的热值 单位 固体、液体燃料 : ; 气体燃料 : 公式 固体、液体燃料 :Q= ; 气体燃料 :Q= 物理意义酒精的热值是 3.0107 J/kg,表示 : 酒精完全燃烧放出的热量是 3.0107 J 煤气的热值是 3.9107 J/m3,表示 : 煤气完全燃烧放出的热量是 3.9107 J 理解 热值是燃料本身的一种 ,它只与燃料的 有关 ,与燃料的形态、质量、体积、燃烧速度、是否完全燃烧等均无关 1 kgJ/kg
6、热量 质量J/m3种类特性mqqV1 m3考点知识聚焦3.热机的效率定义 热机用来做 的那部分能量与燃料完全燃烧放出的 之比叫热机的效率 公式 = = 提高途径 使燃料充分 ,如 :将煤粒磨成煤粉、加大送风量等 ; 尽量减小各种热量损失 ; 机件间保持良好的润滑、减小摩擦 有用功 能量燃烧热点考向探究/知识纵横 /汽油机与柴油机内燃机项目 汽油机 柴油机构造不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴燃料不同 汽油 柴油吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合物 只吸入空气热点考向探究内燃机项目 汽油机 柴油机点火方式 点燃式 压燃式效率 效率低 效率高应用 机体轻便 ,主要用于汽车、飞机、摩托车等 机
7、体笨重 ,主要用于载重汽车、火车、轮船等例 1下面是小明同学在学习比热容后的认识 ,其中正确的是 ( )A.一杯水和一块铁在温度和质量相同时 ,吸热能力是相同的B.各种物质都有自己的比热容 ,比热容不随物质状态的变化而变化C.两个物体若吸收相等的热量 ,则比热容小的物质温度高D.质量相等的不同物质 ,升高相同的温度吸收的热量不相等 ,它们的比热容就不相等热点考向探究探究一 物质的比热容D例 2两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体 ,用同一热源分别加热 ,液体温度与加热时间的关系如图 16-1所示 ,则 ( )A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容B.如果升高相同的温度 ,两液体吸收的
8、热量相同C.加热相同的时间 ,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D.加热相同的时间 ,甲液体温度升高的比乙液体温度升高得多热点考向探究D图 16-1变式 1用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热 ,它们的温度随加热时间的变化关系如图 16-2所示 ,据此判断物质甲的比热容为 已知 c水 =4.2103 J/(kg ) ( )A.2.1103 J/(kg ) B.4.2103 J/(kg )C.1.2103 J/(kg ) D.条件不足 ,不能确定热点考向探究A图 16-2变式 2用两个相同的电热器分别给质量相同的水和某种液体加热 ,每隔 1 min记录一次数据 ,如下表所示 ,则该液体
9、的比热容为 已知 c水 =4.2103 J/(kg ) ( ) A.0.9103 J/(kg ) B.1.8103 J/(kg )C.3.6103 J/(kg ) D.1.2103 J/(kg )热点考向探究加热时间 /min 0 1 2水的温度 / 20 26 32液体的温度 / 20 34 48B例 3图 16-3是汽油机一个工作循环的四个冲程 ,顺序排列正确的是 ( )A.甲、乙、丙、丁 B.乙、丙、甲、丁C.丁、丙、乙、甲 D.丁、甲、丙、乙热点考向探究探究二 热机C图 16-3变式 12017临沂 下列关于如图 16-4所示实验的说法错误的是 ( )A.试管口出现的白雾是液化的结果B
10、.该实验基本能反映热机的工作原理C.木塞冲出的过程中机械能转化为内能D.该实验可以说明做功能改变物体的内能热点考向探究图 16-4答案 C解析口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的 ,故 A说法正确 ,不符合题意 ;木塞冲出的过程中试管内水蒸气对外做功 ,水蒸气的内能转化为木塞的机械能 ,使水蒸气内能减小 ,温度降低 ,反映了热机的工作原理 ,也说明了做功能改变物体的内能 ,故 B、 D说法正确 ,不符合题意 ,C说法错误 ,符合题意。变式 2如图 16-5所示的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。下列对图中 的补充正确的是 ( )A. 做功冲程 , 内能转化为
11、机械能 , 压缩冲程 , 机械能转化为内能B. 压缩冲程 , 内能转化为机械能 , 做功冲程 , 机械能转化为内能C. 做功冲程 , 机械能转化为内能 , 压缩冲程 , 内能转化为机械能D. 压缩冲程 , 机械能转化为内能 , 做功冲程 , 内能转化为机械能热点考向探究A图 16-5变式 3某四冲程汽油机工作转速是 2400 r/min。关于此热机的工作 ,下列说法正确的是 ( )A.压缩冲程中内能转化为机械能B.一个工作循环中曲轴转动 2圈 ,同时对外做功 2次C.此汽油机每秒对外做功 10次D.此汽油机每秒对外做功 20次热点考向探究D例 4关于燃料的热值 ,下列说法正确的是 ( )A.燃
12、料的热值与燃料的燃烧情况有关 B.容易燃烧的燃料的热值一定大 C.煤的热值比干木柴的大 ,煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多 D.0.5 kg煤油和 1.5 kg煤油的热值一样大热点考向探究探究三 热值及热机效率D变式 1关于热机 ,下列说法错误的是 ( )A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率C.柴油机的效率比汽油机的高 ,这是因为柴油的热值比汽油的大D.现在火箭中用液态氢作燃料 ,是因为它具有较大的热值热点考向探究C变式 2如图 16-6所示 ,甲、乙、丙三图中的装置完全相同 ,图中燃料的质量相同 ,烧杯内液体的质量也相同。
13、要比较不同燃料的热值和不同物质的比热容 ,下列选项正确的是 ( )A.比较热值 ,应选择甲、乙两图进行实验 ;比较比热容 ,应选择甲、丙两图进行实验B.比较热值 ,应选择甲、乙两图进行实验 ;比较比热容 ,应选择乙、丙两图进行实验C.比较热值 ,应选择甲、丙两图进行实验 ;比较比热容 ,应选择甲、乙两图进行实验D.比较热值 ,应选择乙、丙两图进行实验 ;比较比热容 ,应选择甲、乙两图进行实验热点考向探究图 16-6A例 5 2017聊城 2017年 5月 18日消息 ,中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功 ,实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大 ,是一种非常
14、理想的新型能源。可燃冰热值很大 ,是天然气热值的 10倍以上 ,若按 15倍计算。 天然气热值 q天然气 =7.0107 J/m3,c水 =4.2103 J/(kg )(1)求体积为 0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量。(2)若这些热量的 90%被质量为 100 kg的冷水吸收 ,求水升高的温度。热点考向探究探究四 热值、热量及机械效率的计算解 :(1)0.01 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为Q放 =q可燃冰 V=15q天然气 V=157.0107 J/m30.01 m3=1.05107 J。热点考向探究(2)若这些热量的 90%被质量为 100 kg的冷水吸收 ,求水升高的温度。变式
15、 1我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染 ,已越来越引起人们的关注。现在有些家庭已经改用燃油取暖 ,以降低对大气的污染。小明家的住房面积约 110 m2,住房高度约 3 m,若将住房的门窗关好 ,用燃烧柴油来取暖 ,并使室温升高 10 ,不计热量散失到室外 ,则所需的柴油至少约为 已知柴油的热值为 4.3107 J/kg,空气的密度约为 1.3 kg/m3,空气的比热容为 1.0103 J/(kg )( )A.0.01 kgB.0.1 kgC.1 kg D.10 kg热点考向探究变式 2某物理兴趣小组的同学用煤炉给 10 kg的水加热 ,同时绘制了如图 16-7所示的加热过程中水温随时间
16、变化的图线 ,若在 6 min内完全燃烧了 0.2 kg的煤 ,水的比热容为 4.2103 J/(kg ),煤的热值约为 3107 J/kg。求 :(1)煤完全燃烧产生的热量。(2)经过 6 min时间加热 ,水所吸收的热量。(3)煤炉烧水时的热效率。热点考向探究图 16-7解 :(1)煤完全燃烧产生的热量 Q放 =qm=3107 J/kg0.2 kg=6.0106 J。热点考向探究(2)经过 6 min时间加热 ,水所吸收的热量。(2)由题图可以看出 ,经过 6 min时间加热 ,水的温度由 20 升高到 80 ,水吸收的热量Q吸 =cm水 (t-t0)=4.2103 J/(kg )10 k
17、g(80 -20 )=2.52106 J。(3)煤炉烧水时的热效率。例 在 “比较不同物质的吸热能力 ”的实验中 ,有 A、 B两种方案。(1)A方案的实验装置如图 16-8甲所示 :热点考向探究突破 探究不同物质的吸热能力图 16-8 在完全相同的两个烧杯中分别装入 、 都相同的水和煤油。 实验中选择相同规格的电加热器 ,可以认为在相同时间内水和煤油 相同 ,然后用比较的方法来完成探究实验。 某同学根据实验测得的数据描绘出了水和煤油两种液体的温度随时间变化的图像 ,如图乙所示 ,则的吸热能力更强 ,且可得煤油的比热容为 J/(kg )。 已知 c水 =4.2103 J/(kg ) (2)B方案的实验装置如图丙所示 : 组装好器材 ,要完成该实验 ,除图丙所示器材外 ,还需要的测量工具是 、 。 在对实验进行反思时 ,他们认为原方案有需要两次加热、耗时长等缺点 ,因此改进方案设计了如图丁所示的装置。与原方案相比 ,该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是 。 热点考向探究质量 初温吸收热量升高的温度水 2.1103天平 停表受热均匀
