能及转化 比热容 热机 火箭 燃料与环保 北师大版

1、能及转化 比热容 热机 火箭 燃料与环保一. 本周教学内容：第十章 能及转化 第二单元 比热容、热机、火箭、燃料与环保基础概念规律1. 知道热量及其单位，热量：在热传递过程中，物体内能变化的多少（或者说“物体吸收或放出的热的多少”）。在国际单位制中，热量的单位和功、能的相同，也是焦耳。2. 知道比热容的定义和单位，会查比热表，会用比热容的知识分析解释有关热现象，会进行物体吸、放热的计算。比热：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1（K）吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容，简称比热。比热的常用单位是焦耳/（千克·），简称焦/（千克·）。在国际单位制中，比热的单位是焦

2、耳/（千克·开尔文），简称焦/（千克·开）。水的比热值较大，为4.2×103焦耳/（千克·）。含义是每一千克的水温度升高（或降低）1（K）吸收（或放出）的热量是4.2×103焦耳。由于水的比热大，所以常用来做循环加热和冷却的介质，如楼房供暖系统和汽车发动机冷却水套中用水做工作物质。比热可以用来计算。是比热的定义式计算式，不是决定式。比热是物质的特性，与实际物体的质量、吸放热情况、温度变化情况无关。如果有比热为c、质量为m的某种物质，温度从t1升高到t2，则吸收的热量为Q=cm（t2-t1）。3. 知道热机中的能量转化、知道四冲程内燃机的构造和工

3、作原理。热机是将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能做功的机器.工作原理是燃料燃烧，生成高温高压的燃气，使其推动活塞做功.目前应用最广泛的是汽油机和柴油机两种。一个工作循环包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程，活塞往复运动两次，曲柄转动两周。能量转化：做功冲程中内能转化为机械能对外做功，压缩冲程中机械能转化为内能。汽油机与柴油机的异同：汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴；汽油机中汽油的燃烧靠火花塞点火，而柴油机中柴油的燃烧依靠在压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷射雾状柴油，雾状柴油遇到远远超过它燃点的热空气而被点燃。4. 了解火箭的工作原理，了解现代火箭的构造和特点。 火箭是

4、喷气式发动机的一种，利用反冲的原理。火箭发动机的燃料在燃烧室燃烧后，产生高温高压气体，从尾部以极高速度喷出，同时产生很大的反作用力推动机身向前运动，也是将燃料燃烧放出的内能转化为机械能。5. 对于燃料的利用和环境保护，知道燃料燃烧过程中将燃料的化学能转化为内能。知道燃料的热值和单位。热值：1千克某种燃料完全燃烧时化学能转变为内能的量（放出的热量），叫做这种燃料的热值。热值的单位是焦耳/千克，简称焦/千克。热值为q质量为m 的某燃料完全燃烧放出热量可用公式Q=qm计算。实际情况中，燃料很难完全燃烧，因此炉子或锅炉都存在效率问题。炉子的效率指炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。同样热机

5、的能量转化也存在效率问题：在热机里，用来做有用功那部分能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机效率。内能的利用和环境保护：人类利用内能的同时，也造成了环境污染.既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染，是人类面临的重要课题.【典型例题】例1：下列说法中正确的是（  ）   A. 同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多。  B. 温度高的物体比温度低的物体含有热量多。     C. 热传递中温度总是从热的物体传递到冷的物体。D. 汽车发动机的冷却水套用水做冷却的介质，是因为水的温度低。解析：本题考察对温度、内能、热量、比热

6、的概念及联系的理解。热传递中，放出热量的多少与物体的质量、降低的温度、物质种类即比热有关。A选项中明确了是同一物体，比热和质量一定，此时放出的热量多少就与降低温度的多少有关，因此A选项是正确的。热量是在热传递过程中内能的变化量，是传递的能量的多少，热量是过程量，热量不能说“含有”，所以B是错的。物体由于吸放热，使内能变化，温度发生改变，但在热传递的过程中，传递的是能量，温度的变化是热传递的结果，不能说成传递温度，所以C也是错的。D错，用水做冷却的介质因为水的比热大，降低相同温度时可以吸收更多的热量。答案：选项A正确。例2. 酒精灯中的酒精用掉一半，则剩下的酒精（  ）A. 比热和热值

7、均变为原来的一半B. 比热不变，热值变为原来的一半    C. 比热变为原来的一半，热值不变        D. 比热和热值均不变解析：比热是物质的一种特性，无论物体实际质量多大，也无论物体实际温度变化了多少，甚至没有吸放热和温度变化，比热总表示单位质量的这种物质，例如每1千克温度升高（或降低）1（K）吸收（或放出）的热量。它与物体的质量大小无关；与该种物体的温度高低无关；与该种物体吸热还是放热也无关。这种物质一旦确定，它的比热就被确定。酒精的比热是2.4×103焦 /（千克

8、·），从一瓶酒精中取出1千克，使它温度上升1，和从一桶酒精中取出1千克，使它温度上升1吸收的热量相同。0的酒精和20的酒精的比热也相同。热值是燃料的一种特性。它是指单位质量的某种燃烧完全燃烧化学能转变为内能的量（放出的热量）。与对比热的理解一样，酒精的热值是3.0×107焦/千克，它并不以酒精的质量多少而改变。质量多的酒精完全燃烧放出的热量多，但酒精的热值并没有改变。所以本题的正确答案应是D。答案：选D例3. 质量、初温完全相同的两种液体，用完全相同的电加热器加热，加热过程中每隔一分钟记录一次温度，数据见下表判断两种液体的比热：时间（min）0123456甲（）202326

9、28313437乙（）20263339455056A. 甲的比热大 B. 乙的比热大C. 两种液体比热一样大 D. 无法比较解析：判断比大小的问题应首先弄清楚，判断比热需要知道哪些物理量，以及这些物理量的大小关系。根据公式比热可以用物体吸收的热量、物体的质量、上升的温度来判断。本题中已知甲乙两种液体质量m相同，加热器相同，说明同一时间吸收的热量Q也相同。解题的关键是根据表中数据分析温度上升的多少：根据表中数据，同一时间，甲液体上升的温度t更小。根据比热的定义式分析，两种物质的质量m相同、吸收的热量Q相同，温度变化小的即t小的比热大。所以本题正确答案选A。答案：选A例4. 下图是四冲程内燃机的一

10、个工作循环，这四个冲程中存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程，这两个能量转化的过程存在于（ ）A. a和b B. b和cC. c和d D. a和d解析：本题考查对于四冲程内燃机工作过程的了解。首先要判断a、b、c、d四个图分别表示哪一个冲程。a有一个气门是打开的，根据曲轴转动方向和位置可判断活塞正向下运动，则为吸气冲程；b两个气门关闭，活塞向上，为压缩冲程；c两个气门关闭，活塞向下，为做功冲程；d有一个气门打开，活塞正向上运动，为排气冲程。还要明确： 燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，这一过程是发生在做功冲程c，是使用内燃机的目的。活塞压

11、缩气体，将机械能转化气体的内能是在压缩冲程b。所以正确答案是B答案： B小结： 可能同学们学到这里会有疑问：内燃机为什么还要把机械能转化为内能？这是因为做功冲程把内能转化为机械能的效率，取决于燃烧室（气缸）的温度，温度越高，转化效率越高。“提高燃烧室的温度，以提高内燃机效率”，这就是压缩冲程的目的。例5. 2003年10月15日我国成功地用“长征”F二号火箭将“神舟”五号飞船发射到预定轨道。火箭点火后，高温高压燃气迅速向外喷出，燃气的温度下降，火箭则获得推力高速上升，并达到一定速度。这个过程中下列说法正确的是（ ）A. 燃气的一部分内能转化为火箭的机械能B. 燃气的内能全部转化为火箭的机械能C

12、. 燃气的一部分机械能转化为内能D. 燃气的全部机械能转化为内能解析：火箭发动机的燃料在燃烧室燃烧后，产生高温高压气体，从尾部以极高速度喷出，同时产生很大的反作用力推动机身向前运动，因此也是将燃料燃烧放出的内能转化为机械能。虽然火箭不需要象汽油机一样的活塞等传动机构，减少了能量损失，但仍存在和其他物体间的热传递及对其他物体做功造成的能量损失，燃气的内能不可能全部转化为火箭的机械能，所以正确答案应该选A答案： A例6. 质量为5千克的水， 从20加热到标准大气压下沸腾即止，需要吸收多少热量？如果用煤来给这些水加热，已知煤炉的效率为20%，需燃烧多少煤？（煤的燃烧值是3.4×107J/K

13、g）解析：水从20加热到标准大气压下沸腾，就是使水从20达到100，上升80。由水的比热4.2×103焦耳/（千克·）可以知道：每一千克的水温度升高（或降低）1（K）吸收（或放出）的热量是4.2×103焦耳，则5千克水上升80吸收的热量可求。用煤来给这些水加热，煤炉的效率为20%，就是说煤完全燃烧放出的热量有20%供水升温，和水吸收的热量相同。所以水吸收的热量作为有效利用的能量用Q有用表示，占燃烧放热的20%，可求完全燃烧放出的热量Q放= Q有用/20%。由Q放再利用热值公式求燃料质量m。解：水吸收的热量为Q有用=cm（t2-t1）= 4.2×103J/

14、（Kg·）×5Kg×（100-20） =1.68×106J则煤若完全燃烧放出的总的热量Q放=需要燃烧煤的质量为m= 答：水需要吸收1.68×106J的热量。用煤炉加热需燃烧0.25千克煤。例7. 某同学在做“研究影响物体吸收热量的因素”实验时，得到下面的数据：（1）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可归纳得出的结论是 。（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可归纳得出的结论是 。（3）他研究这个问题时采用的实验方法是 。解析：由实验数据进行分析归纳时，要善于从实验条件和数据中找两次实验的共同点、不同点。如果实验的条件有不同，而实验结果相同

15、，说明结果与这个实验条件无关。如果实验中有一个条件不同，其结果也不同，说明结果与这个条件有关，前提是每次只有一个实验条件是不同的。如果同时有两个不同的实验条件，则无法判断实验结果不同是受哪个条件的影响。所以设计实验时也应注意每次对比实验控制只有一个实验条件不同，这就是控制变量法。第1、3次或第2、4次实验数据中，质量相同、升高温度相同，只有物质种类不同，所以吸收热量不同就是由于是不同物质造成的。第1、2次或第3、4次实验数据中是同种物质升高相同温度，只有质量不同，所以吸收热量不同就是由于质量不同引起。答案：（1）质量相同的不同的物质，当升高温度相同时，吸收的热量一般不同。（2） 质量不同的同种

16、的物质，当升高温度相同时，吸收的热量不同，吸收的热量与质量成正比。 （3）控制变量法（答题时间：40分钟）1.铝的比热是0.88×103 ，它的物理意义是 。2.铅的比热是0.13×103焦/（千克·），甲铅块的质量是乙铅块质量的2倍，则这两个铅块的比热之比是 。甲铅块温度由10升高到50，吸收热量为Q1，乙铅块由50升高到90吸收的热量为Q2，则Q1：Q2= 。3.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，其主要原因是 。4.把2000克的水，从20°C加热到100°C，需要吸收 焦的热量，现用热值是2.9&

17、#215;107焦千克的煤完全燃烧来加热（没有热损失），需要完全燃烧 克的煤。5. 四冲程汽油机的工作过程是由 、 、 、 四个冲程组成。其中只有 冲程是燃气对外做功。完成一个工作循环曲轴要转 周。6. 在热机里，用来做有用功的那部分的能量跟 的能量之比叫做热机的效率。热机的效率总是小于 。7. 内燃机效率总小于1，这是因为：（1） ，（2） ，（3） ，（4） 。8. 木炭的燃烧值是3.4×107焦/千克，完全燃烧2千克木炭可以放 焦的热量。9. 发射火箭时是将内能转化为 能。10. 说出下列现象中能量的转化：A水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起 B. 给自行车打气，打气筒变热 C.太阳能

18、热水器：_.D.用电水壶烧开水：_.11. 关于物质的比热，下列说法中正确的是（ ）A. 物体吸收热量越多，比热越大B. 只要温度升高相同，比热小的物体吸收热量一定少C. 温度高的物体比温度低的物体比热大D. 比热是物质的特性之一，每种物质都有自己的比热12. 汽车发动机常用水做冷却剂，主要是因为水具有（ ）A较高的沸点 B. 较低的凝固点C较大的比热 D. 较大的密度13. 热机的四个冲程中，使机械能转化成内能的冲程是（ ）A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程14. 下图中表示做功冲程的示意图是（ ）15. 甲柴油机比乙柴油机的效率高，说明（ ）A. 甲柴油机做功快B. 消耗相同燃料，甲做的有用功多C. 甲柴油机的功率大D. 甲柴油机燃料完全燃烧放出的能量变为有用功的比例大16. 功率一样的柴油机A和B，在相等的时间里，A消耗的柴油比B少，这是因为（ ）A. A柴油机效率高B. B柴油机效率高C. A柴油机效率低D. A、B柴油机效率相同17. 单缸柴油机的飞轮转速是每分钟1800转，则每秒钟内柴油机对外做功有（ ）A. 30次 B. 20次 C. 15次 D. 10次18.在做功冲程中，汽油机燃气的平均压强是3.92×106帕，柴油机燃气的平均压强是7.84×106帕。如果汽油机和柴油机