九年级物理-第十三章内能与热机

1一物体的内能第十三章内能与热机主要内容一物体的内能二物质的比热容三热机四热机效率与环境保护一物体的内能第十三章内能与热机4分子动理论相关知识链接1、物质是由大量分子构成的。2、一切物质的分子都在不停地做无规则运动。3、分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。一、物质是由分子构成的。

如果把分子设想成球形,一般分子的直径大约只有10-10m（即10nm）,用肉眼直接看不到。在通常的温度和压强下，1cm３的水中含有大约3.35×1022个水分子，若把这些水分子均匀地分布在地球表面，1cm2面积上可得5000多个水分子！实验不同的物质在互相接触时,彼此进入对方的现象,叫做扩散现象。气体之间可以发生扩散现象。（气体扩散）二、分子热运动实验二液体之间可以发生扩散（液体扩散）8铅块金块

实验前金块铅块叠放在一起金块铅块五年后

固体之间可以发生扩散现象吗？

固体之间可以发生扩散现象彼此扩散一毫米实例

存放煤的墙角，几年后墙壁表面厚厚的一层都变黑了。固体之间可以发生扩散现象。（固体扩散）扩散现象表明：

1.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动2.分子间存在间隙实验三影响扩散快慢的主要因素是什么？

在一个烧杯中装半杯凉水，另一个相同的烧杯中装等量的热水，用钢笔分别在凉水、热水中同时滴入一滴蓝墨水。比较两杯中蓝墨水的扩散现象。温度越____，扩散得越快。高结论：

温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，扩散越快。

由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子热运动。扩展延伸当r=r0

引力=斥力当r>r0引力>斥力当r<r0引力<斥力当r>10r0无作用力三、分子间力分子间存在着相互作用的引力和斥力14

1、“墙内开花墙外香”主要涉及的物理知识是

。当红墨水分别滴入热水和冷水中时，可以发现热水变色比冷水快，这说明温度越高，水中大量分子的热运动________。扩散现象越剧烈

2、下列现象中能用“分子的无规则运动”观点加以解释的是（）A、春天，柳絮飞舞B、夏天，玉兰飘香C、秋天，落叶纷飞D、冬天，瑞雪飘飘B151、什么叫做物体的内能？它又叫什么？2、哪些物体在什么情况下有内能？3、物体内能大小与哪些因素有关？4、改变物体内能的方式有哪些？5、什么叫做热量？热量的单位是什么？学习目标16

运动的物体具有动能，那么处于热运动的分子是否具有动能呢？受到地球吸引的物体若被举高，具有重力势能；分子与分子之间也有相互作用力，分子之间是否也具有势能呢？思考观察对比:①运动着的篮球具有动能运动着的分子呢?想一想?结论:运动着的分子也有动能.我在动,也有动能噢！由于分子作无规则运动而具有的能叫做分子动能。石块和地球互相吸引具有势能互相吸引的分子也有势能吗?石块由于地球吸引而下落结论：互相吸引的分子也具有势能③被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能。讨论：互相排斥的分子之间有没有势能呢？结论：互相排斥的分子也具有势能。由于分子间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能201、物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能

的总和叫做物体的内能。内能又叫热能。所有分子动能+所有分子势能=物体内能结论机械能内能运动的物体具有动能组成物质的分子都在永不停息地作物规则运动——每个分子都具有动能——分子动能物体由于被举高或发生弹性形变时具有势能物质的分子之间存在引力和斥力——分子之间具有势能——分子势能物体的动能和势能统称为机械能物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能211、物质是由大量分子构成的。2、一切物质的分子都在不停地做无规则运动。3、分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。分子动理论类比三点透析内能概念内能是物体的内能，不是分子的内能，更不能说是个别分子和少数分子所具有的，而是物体内部所有分子共同具有的分子动能和分子势能的总和。一切物体在任何情况下都有内能。内能具有不可测性，即不能准确知道一个物体内能的具体值。2223炽热的铁水有内能，北极的冰山也有内能。结论：任何物体在任何情况下都具有内能。想一想24内能与哪些因素有关？3、内能的大小跟物体的温度、质量、体积、状态有关；当物体温度升高时，内能会增大。温度越高分子无规则运动越剧烈组成这个物体的所有分子的动能总和越大物体的内能越大分子的无规则运动就越剧烈分子动能就越大.决定因素关系温度同一物体在状态不变时，温度越高，内能越大质量相同温度的同种物质（状态不变），质量越大，内能越大材料质量、温度相同，状态即使相同，材料不同，内能也不同状态同种物质、质量温度相同，内能不一定相同，气态>液态>固态决定物体内能大小的因素等量热水的内能比冷水的内能大炽热灯丝的内能比不亮灯丝的内能大决定物体内能大小的因素温度相同大杯水的内能比小杯水的内能大质量相同的滑轮和木块无法比较内能决定物体内能大小的因素281、内能与机械能是一回事吗？内能的大小跟分子的热运动和分子间相互作用有关；机械能跟机械运动有关，故两者不是一回事。2、比较静止在地面上的球和运动在空中的球所具有的机械能和内能。静止在地面上的球没有机械能，运动在空中的球具有机械能；但无论在地上还是在空中，都具有内能。29

下面的水、木柴的内能改变了吗？这是通过什么方式改变了物体的内能？生活中还有哪些现象和这些类似？太阳能热水器凸透镜点燃木柴炉子烧水想一想30发高烧的病人常用湿毛巾冷敷，冷敷时，热从______传给________。毛巾人体人体和毛巾的内能有改变吗？改变；人体的温度降低，内能减少，毛巾的温度升高，内能增多。31

你有过这些体验吗？这是通过什么方式改变了物体的内能？生活中还有哪些现象和这些类似？想一想想想做做取一根粗铁丝，我们有什么办法使粗铁丝的温度升高，内能增加？来回弯折铁丝与物体来回摩擦用锤敲打用火加热铁丝放在太阳下晒放在热水中浸做功热传递改变物体内能的途径是：做功和热传递。33改变内能的方式2、热传递

物体向外界传递热量，物体的内能会减小；

外界向物体传递热量，物体的内能会增大。1、做功

外界对物体做功，物体的内能会增大；

物体对外界做功，物体的内能会减小。分为克服摩擦做功和压缩气体做功。-----做功和热传递：压缩空气引火实验克服摩擦做功实验做功改变内能351.对物体做功，物体的内能就会增大。（1）压缩空气引火实验A.压缩空气引火器的构造和实验操作方法B.现象：棉花燃烧C.原因:棉花燃烧温度升高达到了它的着火点活塞压缩空气做功，使空气的内能增大。D.实验结论：对物体做功，物体的内能就会增大。做功分为对物体做功和物体对外做功：（一）做功改变内能36（一）做功改变内能（2）克服摩擦做功实验使物体内能增大物体内能增加对物体做功搓手时手变热了滑下时摩擦发烫了钻木取火内能增加了（1）.气体膨胀对外做功的实验A.实验装置与操作B.实验现象：当塞子跳起时，瓶内出现了雾C.分析讨论原因：雾的成因实验结论：水蒸气液化温度降低瓶内空气推动瓶塞做功时，内能减少物体对外做功时，本身的内能会减小。

2.物体对外做功时，本身的内能会减小。

（一）做功改变内能能的转化关系:对物体做功外界消耗机械能机械能转化为内能物体对外做功外界获得机械能内能转化为机械能

3.做功改变内能的实质是内能和机械能之间相互转化。4.内能改变多少可用做功的多少来量度。（一）做功改变内能391、来回拉绳子的过程中，有没有做功？2、能量如何转变？3、乙醚有什么变化？4、乙醚内能增大的方法？外界对物体做功，物体的内能增大。克服摩擦做功机械能→内能内能增大，温度升高，乙醚汽化。分析：405、橡皮塞为什么会跳起？6、这个过程中有没有做功？谁对谁做功？7、能量如何转变？物体对外做功，物体的内能减小。乙醚蒸气膨胀，将塞子推出。乙醚蒸气对塞子做功乙醚蒸气的内能→塞子的机械能。8、乙醚的内能如何变化？什么原因？41达到乙醚的着火点1、为什么选择用乙醚浸过棉花？2、压动活塞时，有没有做功？谁对谁做功？3、能量如何转变？5、增大空气内能的方法？对空气做功，空气内能增大4、棉花燃烧的原因？活塞对空气做功机械能→内能筒内空气的内能增大，温度升高。乙醚的着火点低，属于易燃物。分析：1.什么是热传递？温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低的过程，叫做热传递。2.热传递的条件：存在温差。高温物体将能量向低温物体传递，直至物体温度相同。3.热传递过程中能量的变化：A.低温物体内能增加B.高温物体温度升高温度降低内能减少吸热放热（二）热传递改变内能4.热传递改变内能的实质高温物体低温物体转移到(不同物体之间)高温部分低温部分(同一物体之间)转移到内能发生转移（二）热传递改变内能5.热传递的三种形式：热传导、对流和热辐射。6.热传递和做功在改变物体的内能上是等效的.44物体在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。用Q表示。单位是焦耳,简称焦，用字母J表示。热量在热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少；低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。对热量的概念应注意以下三点热量是在热传递过程中，内能转移的数量物体本身没有热量物体吸收或放出热量的多少，与物体内能的多少、温度的高低没有关系45461、下列属于通过做功途径改变物体内能的是()A．在火炉上烧水，水温升高 B．感冒发烧，用冷毛巾敷额头C．用气筒给轮胎打气，气筒壁发热D．炎热的夏天，柏油路面温度升高C472.下列关于温度、热量和内能的说法正确的是（）

A．0℃的冰可从0℃的水中吸热

B．100℃水的内能比0℃水的内能大

C．水的温度越高，所含热量越多

D．物体的内能不会为零D483、关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A.物体运动得越快，内能越大

B.物体被举得越高，内能越大

C.物体运动得越快，举得越高，内能越大

D.物体温度越高，内能越大D1.改变物体内能的方式有

和

.热传递做功2.物体内部

和

的总和叫做物体的内能.物体温度升高

必定增加,因而这个物体的内能

.所有分子作无规则运动的动能分子相互作用的势能所有分子的动能总和增加3.冬天,用嘴对手呵气,手会暖和,这是用

的方法增加了手的内能,而它的实质是内能在物体之间

.两手摩擦也能使手暖和,这是用

的方法增加手的内能,在这过程中,

能转化为内能.转移热传递做功机械能501、物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。2、一切物体在任何情况下都具有内能。3、内能的大小跟物体的温度、质量、体积、状态等有关；当物体温度升高时，内能会增大。4、改变内能的方式有做功和热传递。5、物体在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量，单位是焦耳,简称焦，用字母J表示。二物质的比热容第十三章内能与热机水在温度升高时吸收的热量，跟水的质量和升高的温度有关。提出问题（1）烧开一壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗？物体温度升高与哪些因素有关呢？(2)将质量相同的铜块和铁块加热，升高相同的温度，需要的热量一样多吗？我猜想我猜到物质吸收（或放出）热量的多少，除了与物质的质量和温度变化有关外，还可能与什么有关？可能与物质的种类有关。中午，沙子很烫而海水很凉。

傍晚，沙子变凉了而海水却还很温暖。为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？猜想：可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快的缘故。

通过实验来研究根据猜想设计实验

100g200C100g200C探究活动

方案一：取等质量、初温度相同的水和煤油，加热相同的时间（吸收相等的热量）后，比较温度的变化。

方案二：取等质量的水和煤油，使其升高相同的温度，比较加热的时间（吸收热量的多少)。

根据猜想设计实验

我们就选你1、煤油和水质量与初温度相同2、加热的热源要相同

实验中：如果加热方法完全相同,就可以认为相同时间里物质吸收的热量相同实验要求：加热时间t/min升高的温度△t/0C物质的质量m/g100的水100的煤油123456…..244861281610201224实验记录表格实验结论：相同质量的不同物质在升高相同温度时吸收的热量是不相等的。比热容(C)──单位质量的某种物质温度升高或降低1℃吸收或放出的热量，叫做这一物质的比热容．为了表示不同物质在吸、放热性能的差别物理学中引入了比热容这个物理量。实验表明：单位质量的某种物质温度降低10C放出的热量跟温度升高10C吸收的热量相等。定义公式：C=Q/m△t单位：J/(Kg0C)几种物质的比热容[单位：J/（kg·℃）]水4.2×103蓖麻油1.8×103铁、钢0.46×103酒精2.4×103砂石0.92×103铜0.39×103煤油2.1×103铝0.88×103

水银0.14×103冰2.1×103

干泥土0.84×103铅0.13×103你发现了什么？物质的比热容与物质的种类有关，不同的物质的比热容一般是不同的；水的比热容最大；物质的比热容不仅与物质和种类有关，同时还与物质的状态有关，如水的比热容与冰的比热容就不相等；水的比热是___________它的物理意义是:_____________________________________4.2×103J/(kg·℃)1千克的水温度每升高(降低)1℃,吸收(或放出)热量是4.2×103J5Kg的水温度升高10℃,要吸收多少热量?

比热容是物质的一种特性，就像密度是物质的特性一样，同种物质在同一状态下的比热容是一定，不随物体吸收或放出的热量多少、质量、升高或降低的温度而改变。∵1Kg的水温度升高10C时吸收的热量为4.2×103J∴5Kg的水温度升高10C时吸收的热量为4.2×103J×5=2.1×104J5Kg的水温度升高100C时吸收的热量为2.1×104J×10=2.1×105J由上可得热量的计算公式Q=cm△t这一公式是由比热容的定义公式变形而来的，注意：△t是指温度的变化值Q吸=cm(t-t0）Q放=cm（t0-t）t表示末温度t0表示初温度1、要把2kg温度为20℃的水加热到100℃，至少需供给多少热量？已知：c水=4.2×103J/(kg·℃)，m=2kg初温t1=20℃，末温t2=100℃求：Q吸解：根据Ｑ=ｃｍ△t=ｃｍ（t-t0）

Q吸=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×（100-20）℃

=6.72×105J答：略质量是100kg的钢锭，温度从1.3×103℃降到30℃，放出多少热量？已知：c钢=0.46×103J/(kg·℃)，m=100kg初温t1=1.3×103℃

，末温t2=30℃求：Q放解：根据Ｑ=ｃｍ△t=ｃｍ（t0-t）

Q放=0.46×103J/(kg·℃)×100kg×（1300-30）℃

=5.84×107J答：略比一比，看谁最聪明？1、人们选择用水给发动机冷却，用水取暖，这是为什么？

2、沙漠地带昼夜温差很大，而沿海地区昼夜温差不大，这是什么原因？

水的比热容大，在质量一定的条件下水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多，用水用冷却剂或取暖效果好。

从比热容表可以看出，各种物质，水的比热容最大。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。

由于海水的比热容大，砂石比热容小，海水与砂石比较，吸收或放出同样的热量，升高或降低的温度较小，白天在受太阳照射条件相同时，海水的温度变化要小些，沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚放热，沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。同理，在一年之中夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。新疆有句谚语：

“早穿皮袄午穿纱围着火炉吃西瓜”你现在能说出它的道理！

这是对沙漠气候的生动描述。白天，当太阳照射到沙漠时，由于砂石的比热容较小，砂石吸收热量后，其温度会迅速升高；而到傍晚，砂石要放出热量，由于砂石的比热容较小，砂石的温度会马上下降，温度很低，所以沙漠气候温差变化很大。1、水的比热容是4.2×103J／(kg·℃)，将质量为4kg的水从20℃加热到70℃需要吸收

J热量．如果将水倒掉一半，它的比热容将为

J／(kg。℃)

练习：2、水的比热容是煤油比热容的两倍，若水和煤油的质量之比为1：2，吸收的热量之比为2：3，则水和煤油升高的温度之比为()A：3：2B：2：3C：4：3D：3：48.4×1054.2×103B热平衡关系式：

Q放=Q吸两个温度不同的物体放在一起时，高温物体将放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高；最后两物体温度相同，称为达到热平衡。三热机第十三章内能与热机1.热机的种类蒸气机内燃机汽轮机喷气发动机火箭等内燃机：热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机：汽油机柴油机2.内燃机的构造(1)汽油机(2)柴油机①构造②工作原理③汽油机完整工作过程①构造②工作原理(1)汽油机的构造火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴吸气压缩做功排气内燃机的

冲程和工作循环(2)汽油机工作原理吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程吸气冲程汽油和空气

进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。压缩冲程

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。机械能转化为内能。做功冲程

在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。排气冲程燃烧后的废气

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。(3)柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴(4)柴油机工作原理吸气冲程

压缩冲程

做功冲程

排气冲程吸气冲程空气

进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。压缩冲程

进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。机械能转化为内能。做功冲程

在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。排气冲程燃烧后的废气

进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。一个工作循环：活塞：往复两次。曲轴：转动两周。完成：四个冲程。对外做功：一次。辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。练习一台汽油机飞轮转速为3000R/分，则在1秒内完成个循环，对外做功次，完成个辅助冲程。3.内燃机的应用

汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。(1)汽油机的应用(2)柴油机的应用

柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。想想议议：

汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？1．基本构造和主要部件的作用相似。2．每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3．四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。4．一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。相同点不同点1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。2．燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。3．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。4．点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。四热机效率第十三章内能与热机二、燃料及其热值燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。热值：指单位质量的某种物质完全燃烧所放出的热量。其符号是q。热值单位：J/kg,(J/m3)热值单位：J/kg,(J/m3)木炭的热值:3.4×107J/kg物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J煤气的热值:3.9×107J/m3物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9×107J计算热量公式：Q放=mq(即质量乘以热值)燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量不会全部用来做有用功。例题：把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解：Q吸=cm（t-t0）=4200J/(kg·0C)×5kg×600C=1.26×106J；Q放＝Q吸m1=Q放/q=1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.