《内能与热机》沪科版九年级物理第十三章
2022-11-15 14:58:51 8 举报AI智能生成
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内能与热机思维导图，包括内能与热机、热量、比热容、热机等知识点，内容比较杂，涉及的定义和公式比较多，对初三的孩子确实有点棘手。希望本思维导图能给您提供帮助。
作者其他创作
大纲/内容
物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和，叫物体的内能。
①内能是指物体内部所有分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和，不是指少数分子或单个分子所具有的能。
②内能与温度有关，但不仅仅与温度有关，从微观角度来说，内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用力有关。从宏观的角度来说，内能与物体的质量、温度、体积都有关。
③一切物体在任何情况下都具有内能，物体的内能与温度有关，同一个物体，温度升高，它的内能增加，温度降低，内能减少。
影响内能的主要因素
物体的质量、温度、状态及体积等。
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。分子无规则运动的速度与温度有关，温度越高，分子无规则运动的速度就越快，物体的温度越低，分子无规则运动的速度就越慢。内能也常叫做热能。
热运动
概念
①物体的内能的多少与物体的温度、体积、质量和物体状态有关；而机械能与物体的质量、速度、高度、形变有关。它们是两种不同形式的能。
②一切物体都具有内能，但有些物体可以说没有机械能，比如静止在地面土的物体。
③内能和机械能可以通过做功相互转化。
④内能的单位与机械能的单位是一样的，国际单位制都是焦耳，简称焦。用 J 表示。
(4)内能与机械能的区别
内能
①对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体的内能减少。
②做功改变物体的内能实质是内能与其他形式的能相互转化的过程。
(1)做功：
①热传递的条件：物体之间(或同一物体不同部分)存在温度差。
②物体吸收热量，物体内能增加；物体放出热量，物体的内能减少。
③用热传递的方法改变物体的内能实质是内能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。
(2)热传递：
做功与热传递改变物体的内能是等效的。
改变物体内能的两种方法
内能与热机
物体通过热传递的方式所改变的内能叫热量。
热量反映了热传递过程中，内能转移的多少，是一个过程量
所以在热量前面只能用“放出”或“吸收”，绝对不能说某物体含有多少热量，也不能说某物体的热量是多少。
热量是一个过程量
焦耳(J)。
热量的国际单位制单位
热量
单位质量的某种物质温度升高(或者降低)1℃吸收(或者放出)的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。用符号 c 表示比热容。
比热容的概念
在国际单位制中，比热容的单位是焦每千克摄氏度，符号是 J/(kg·℃)。
比热容的单位
(1)比热容是通过比较单位质量的某种物质温度升高 1℃时吸收的热量，用来表示各种物质的不同性质。
(2)水的比热容是 4.2×103J/(kg·℃)。它的物理意义是：1 千克水温度升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的热量是 4.2×103J。
比热容的物理意义
(1)比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。
(2)从比热表中还可以看出，各物质中，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。水的这个特征对气候的影响，很大
(3)水比热容大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。
比热容表
(1)比热容是物质的特性之一，所以某种物质的比热不会因为物质吸收或放出热量的多少而改变，也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。
(2)同种物质在同一状态下，比热是一个不变的定值。
(3)物质的状态改变了，比热容随之改变。如水变成冰。
(4)不同物质的比热容一般不同。
说明
Q=cmΔ t。式中，Δ t 叫做温度的变化量。它等于热传递过程中末温度与初温度之差。
①物体温度升高到(或降低到)与温度升高了(或降低了)的意义是不相同的。比如：水温度从 lO℃升高到 30℃，温度的变化量是Δ t= =30℃-lO℃=2O℃，物体温度升高了 20℃，温度的变化量Δ t =20℃。
②热量 Q 不能理解为物体在末温度时的热量与初温度时的热量之差。
将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转化为机械能。按燃烧燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机等。
注意：
热量的计算
比热容
(1)汽油机和柴油机都是一个工作循环为四个冲程即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程的热机。
(2)一个工作循环中只对外做一次功，曲轴转 2 周，飞轮转 2 圈，活塞往返 2 次。
(3)压缩冲程是对气体压缩做功，气体内能增加，这时机械能转化为内能。
(4)做功冲程是气体对外做功，内能减少，这时内能转化为机械能。
(5)汽油机和柴油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性完成。
(6)判断汽油机和柴油机工作属哪个冲程应抓住两点：一是气阀门的开与关；二是活塞的运动方向。
内燃机及其工作原理
目前人类使用的能量绝大部分是从化石燃料的燃烧中获得的内能，燃料燃烧时释放出大量的热量。
（1）燃料燃烧过程中的能量转化
①定义：lkg 某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
②热值的单位 J/kg，读作焦耳每千克。还要注意，气体燃料有时使用J/m3，读作焦耳每立方米。
③热值是为了表示相同质量的不同燃料在燃烧时放出热量不同而引人的物理量。它反映了燃料通过燃烧放出热量本领大小不同的燃烧特性
(2)燃料的热值
①“完全燃烧”是指燃料全部燃烧变成另一种物质。
②强调所取燃料的质量为“lkg”，要比较不同燃料燃烧本领的不同，就必须在燃烧质量和燃烧程度完全相同的条件下进行比较。
③“某种燃料”强调了热值是针对燃料的特性与燃料的种类有关。
④燃料燃烧放出的热量的计算：一定质量 m 的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q=qm，式中，q 表示燃料的热值，单位是 J/kg； m 表示燃料的质量，单位是 kg；Q 表示燃料燃烧放出的热量，单位是 J。
5○若燃料是气体燃料，一定体积 V 的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q=qV。式中，q
表示燃料的热值，单位是 J/m3；V 表示燃料的体积，单位是 m3；Q 表示燃料燃烧放出的热量，单位是 J。
(3)热值的概念
燃料的热值
真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
热机的能量
热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。
定义
η=E /Q×100%。式中，E 为做有用功的能量；Q 总为燃料完全燃烧释放的能量。
公式
①改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
(4)提高热机效率的主要途径
热机效率
热机
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