[理化生]初中物理热学知识专题知识专题

专题三 热 学,物态变化1.物态变化的特点(1)吸、放热特点：物质有固态、液态、气态三种状态，不同状态之间可以相互转化，共有六个物态变化过程.物质发生物态变化时一定伴随吸热或放热，熔化、汽化、升华都是吸热过程，凝固、液化、凝华都是放热过程.,(2)温度变化特点：在物态变化过程中，物质的温度可能变化也可能不变化.例如，非晶体没有熔点(或凝固点)，它在熔化(或凝固)过程中，温度不断升高(或降低)，而晶体有熔点(或凝固点)，它在熔化(或凝固)过程中，温度保持不变；液体在沸腾过程中温度保持不变.如图表示某种晶体的物态变化过程：,2.分析物态变化的思路方法(1)分析物态变化前后的状态.(2)确定物态变化的种类.(3)判断物态变化过程是吸热还是放热，物质温度是否变化以及如何变化.,【典例1】(2011鞍山中考)如图所示是电冰箱工作原理图.电冰箱工作原理是利用了一种叫氟利昂的物质作为热的“搬运工”，把冰箱冷冻室里的“热”搬运到冰箱外边.氟利昂是一种既容易_,又容易_的物质(填物态变化的名称).工作时，电动压缩机将氟利昂蒸气压缩并把它压入冰箱的冷凝管里，在这里蒸气变成液体并_(选填“吸热”或“放热”)，这些热被周围空气带走.冷凝器里的液态氟利昂，经过一段很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子里，在这里迅速汽化_(选填“吸热”或“放热”)，使冰箱内温度降低，生成的蒸气又被压缩机抽走，压入冷凝器，再液化并把从冰箱内带出来的热放出.氟利昂这样循环流动，冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度.,【解析】本题考查物态变化的种类及吸热、放热的情况.电冰箱在工作时，在冰箱内冷冻室的管子里，氟利昂由液态变为气态，发生汽化，吸收冰箱内部的热量，从而使冰箱内部的温度降低；在冰箱外的冷凝管里，氟利昂由气态变为液态，发生液化，放出热量，被空气带走.如此循环，氟利昂不断将冰箱内部的热量运送到外部，直到冰箱内的温度降低到所设置的温度.答案：汽化(液化) 液化(汽化) 放热 吸热,【跟踪训练】1.(2012嘉兴中考)体育比赛中运动员一旦受伤，医生会对着受伤部位喷射一种叫氯乙烷的药液，该药液会在皮肤表面迅速汽化，使受伤部位表层组织骤然变冷而暂时失去痛感，这说明氯乙烷具有较低的( )A.温度B.熔点C.沸点D.凝固点【解析】选C.氯乙烷由液态变为气态是汽化现象，汽化有两种方式，即沸腾和蒸发.由于氯乙烷迅速汽化，是沸腾现象，因为是在常温下发生沸腾，说明氯乙烷具有较低的沸点，很容易沸腾，C正确.,2.(2012眉山中考)小美同学对冰加热，她将冰熔化成水直到沸腾的过程，绘制成如图所示的温度随时间变化的图象，下列分析正确的是( )A.图象中的DE段是冰的熔化过程B.AB、CD段物质在吸热，BC、DE段物质没有吸热C.水的凝固点是0 D.BC段物质的温度保持不变，内能不变,【解析】选C.由题图可知，冰的初温为-40 ，吸热后当温度达到0 时，继续吸热开始熔化，直到点C时，冰完全熔化为水.继续吸热后水的温度逐渐升高，达到100 ，再吸热开始沸腾.故在整个过程中，水一直在吸热.DE段水的温度为100 ，且水继续吸热，故DE段为水的沸腾过程.由于同种晶体的熔点等于凝固点，故水的熔点和凝固点都为0 .BC段水的温度虽然不变，但是需要继续吸热，则内能增大.,3.(2011泸州中考)小刚吃冰糕时，把冰糕放在碗里，发现碗中的水越来越多，在这个过程中冰糕发生的物态变化是_；他用手一摸碗壁，发现碗“漏水”了，这是空气中的水蒸气遇冷在碗壁上发生的_(填一种物态变化)现象，在这一物态变化过程中，空气中的水蒸气要_热.【解析】放在碗里的冰糕由固态变为了液态，所以碗中的水越来越多，这一过程属于熔化，熔化吸热使碗壁温度降低；碗壁上的水珠是由于碗周围空气中的水蒸气遇到温度较低的碗壁会发生液化现象，液化放热.答案：熔化 液化 放,内能的变化与温度、热量的关系1.物体内能变化的标志内能是物体内部所有分子做热运动的动能和分子势能的总和，是通过宏观现象间接推知的，有以下几种情况：(1)温度变化：对同一物体来说，温度升高，分子的无规则运动加快，其内能一定增加；温度降低，分子的无规则运动变慢，其内能一定减少.(2)物态变化：如晶体熔化、水沸腾时，吸收热量，温度不变，但内能增加；晶体凝固时，放出热量，温度不变，但内能减少，因此不能仅从温度变化上判断内能是否发生变化.,2.改变物体内能的方法(1)做功：外界对物体做功，物体的内能会增加；物体对外界做功，物体的内能会减少.做了多少功，物体的内能就会改变多少.通常对物体做功的方式有以下几种：压缩体积，物体的内能会增加.例如，汽油机的压缩冲程.摩擦生热，物体的内能会增加.例如，钻木取火、搓手取暖.锻打物体，物体的内能会增加.例如，敲打铁块.弯折物体，物体的内能会增加.例如，反复多次弯折金属丝.,气体膨胀做功，物体的内能会减少.例如，起开啤酒瓶盖，瓶口处冒“白气”.(2)热传递：只要两个物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会发生热传递，热量由高温物体传递给低温物体，直到二者温度相同(即没有温度差)为止.热传递过程中，高温物体放出热量，其内能减少；低温物体吸收热量，其内能增加，热量是物体内能改变多少的量度.,【典例2】(2011恩施中考)在吹气球时，吹大了的气球没握住，它叫啸着飞跑了！你及时捡起气球会发现它的嘴部温度_(选填“变高”“变低”或“无变化”).当气球内气体喷出来时，发生的能量转化情况是_.气球的叫声或者吹爆裂的声音，都会影响其他同学的学习或休息，尽量不让气球发出声音属于在_(选填“声源处”“人耳处”或“传播过程中”)控制噪声.,【解析】本题考查改变物体内能的方式和减弱噪声的途径.(1)气球在喷气过程中，气球内部的空气膨胀对外做功，空气的内能减少，温度降低，减少的内能转化为气球的机械能.(2)减弱噪声有三种途径：在声源处减弱；在传播过程中减弱；在人耳处减弱.不让气球发出声音，属于在声源处减弱噪声.答案：变低 内能转化为机械能 声源处,【跟踪训练】1.(2012泰安中考)下列有关热和能的说法中，正确的是( )A.炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能B.汽油机的压缩冲程中，主要是用热传递的方法增加了气缸内物质的内能C.机械能为零的物体，内能一定也为零D.汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容较大,【解析】选D.一切物体不论温度高低都有内能，故A错误；在压缩冲程中是利用做功的方式增加气缸内物质的内能，故B错误；物体的机械能与内能是两种不同的能量，它们之间没有必然的联系，故C错误；汽车发动机用水作为冷却物质，是因为水的比热容较大，D说法正确.,2.(2012烟台中考)如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是( )【解析】选D.滑滑梯时臀部感觉热、搓手取暖、钻木取火都是对物体做功，使物体的温度升高，内能增加，属于机械能转化为内能；水蒸气冲出软木塞是水蒸气的内能转化为软木塞的机械能.,3.(2011吉林中考)如图所示，用铁锤连续敲打铁块，铁块变热，内能_；铁块的内能是通过_的方式改变的.,【解析】连续敲打铁块的过程中，铁锤对铁块有力的作用，铁块有凹陷，即铁锤对铁块做了功，铁锤的机械能转化为铁块的内能，铁块的内能增加温度升高.答案：增加 做功,4.(2011莱芜中考)如图所示，大口玻璃瓶内有一些水.给瓶内打气，当瓶塞跳起时，可以看到容器中出现了雾.这个实验说明了：物体对外_时，物体的内能会减少.其中“雾”的形成属于_.(填物态变化名称),【解析】本题考查了改变内能的两种方式及液化现象.试管口软木塞冲出的过程中，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，所以水蒸气的内能减小，温度降低，部分水蒸气“遇冷”液化，形成小水滴即“白气”.答案：做功 液化,热量的综合计算1.计算热量的解题依据及一般思路(1)依据：热量的来源有两类，高温物体放出热量,低温物体吸收热量，利用公式Qcmt计算；燃料燃烧放出热量，可利用公式Q=mq或Q=qV计算.(2)解决这类问题的一般思路.,2.其他计算热量的题型及相应的解题思路(1)涉及热量计算求其他量的比值(2)信息型题(3)探究型试题,(4)以内燃机为载体的力、热综合计算气缸内的压力与压强：在做功过程中，由于高温高压的燃气膨胀做功时，对活塞产生很大的压力和压强.压力与压强的关系是F=pS或 ，式中S表示活塞的横截面积，通常用气缸的直径求出.燃气做功的计算：一次功直接用W=Fs求出，式中s等于一个冲程中活塞运动的距离，有时用L或l表示.题中的行程通常以cm为单位，计算时要将它换算为以m为单位.,功率的计算：用公式 求功率时，燃气做的功与做功时间一定要对应，不可张冠李戴.(5)热机效率的计算：计算公式为 ，式中W有是燃气做的功，Q放是汽油或柴油完全燃烧放出的热量.,【典例3】(2011滇西中考)某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为100 g,初温为76 的水，用酒精灯加热，并每隔 2 min读一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间后停止读数，其数据记录如表所示：,(1)从表中数据可以看出，此时水的沸点是_，该地点的大气压_一标准大气压(选填“大于”“等于”或“小于”).(2)这些水从76 加热至刚好沸腾时所吸收的热量为多少？(3)若酒精完全燃烧放出热量的10被水吸收，则把这些水从76 加热至刚好沸腾时需要完全燃烧酒精的质量为多少？ c水=4.2103 J/ (kg),q酒精=3.0107 J/kg,【解析】(1)从表中数据可以看出，虽然加热，水温保持在96 不变，则此时水的沸点是96 .水在一标准大气压下的沸点为100 ，因为液体的沸点与气压有关，气压越大，沸点越高，气压越小，沸点越低，据此可判断该地点的大气压小于一标准大气压.(2)水吸收的热量 Q吸= c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)0.1 kg(96 -76 )=8.4103 J,(3)根据题意可知酒精完全燃烧放出热量需要完全燃烧酒精的质量 .答案：(1)96 小于(2)8.4103 J(3)2.810-3 kg,【跟踪训练】1.(2012福州中考)核电站将_能最终转化为电能，它常建在海边，其原因之一是需要大量的水作为汽轮机的冷却剂，这利用了水的_较大.福清核电站一台发电功率为106 kW的核电机组将于2013年开始发电，它每天能发电_kWh，这相当于每天至少可减少火电用煤_t，这样会减少大量的二氧化碳等气体和灰渣的排放，减轻“北煤南运”的压力.(煤的热值q=3.4107 Jkg),【解析】本题考查核电站的有关知识.核电站把核能先转化为内能，再转化为机械能，最终转化为电能；由于水的比热容较大，在相同情况下，可以吸收更多的热量，故建在海边；由W=Pt，故每天发电W=Pt=106 kW24 h=2.4107 kWh；相当于火电用煤的质量 =2.541106 kg=2.541103 t答案：核 比热容 2.4107 2.541103,2.(2011崇左中考)为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200 L.在夏季光照条件下，一满箱15 的水经白天太阳能加热，温度可达到65 .已知水的比热容为4.2103 J/(kg)，天然气的热值为8.4107 J/kg.求：(1)10台热水器装满水时，温度从15 升高到65 吸收了多少热量？(2)若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少kg天然气？,【解析】(1)一满箱水的质量为m=水V=1.0103 kg/m320010-3m3=200 kg一满箱水的温度从15 升高到65 ，所吸收的热量Q吸=c水m(t2-t1)= 4.2103 J(kg)200 kg(65 -15 )=4.2107 JQ总=10Q吸=4.2108 J,(2)设10台热水器获得的太阳能相当于质量为M的天然气完全燃烧放出的热量，则qM=10Q吸所以 .答案：(1)4.2108 J (2)5 kg,3.如表所示是某品牌小轿车的一些技术参数.其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大.空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比.汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6103 J.当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3，1 min内高温高压的燃气推动活塞做功2 600次.请你计算发动机在最大功率工作时：,(1)1 min内做的有用功.(2)做功一次消耗汽