第14講 熱和能專題復(fù)習(xí)

李曉慧

本專題涉及的考點(diǎn)有分子熱運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能和改變內(nèi)能的兩種方式，比熱容的概念，燃料的熱值，熱量的計(jì)算，熱機(jī)的工作原理與熱機(jī)效率，能量的轉(zhuǎn)化與守恒.

本專題的重點(diǎn)足分子熱運(yùn)動(dòng)，改變內(nèi)能的兩種方式，水比熱容大的特點(diǎn)的應(yīng)用，熱量計(jì)算，燃料的熱值及放出熱量的計(jì)算，四沖程汽油機(jī)的工作過程及能量轉(zhuǎn)化.

本專題的難點(diǎn)是影響內(nèi)能大小的因素，比熱容概念，熱機(jī)的效率及相關(guān)的綜合應(yīng)用.

本專題的易錯(cuò)易混點(diǎn)是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和分子的熱運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能和機(jī)械能，溫度、熱量與內(nèi)能問的關(guān)系，溫度的改變量△t的理解（溫度“升高”與“升高到”的不同）.

第1節(jié) 分子熱運(yùn)動(dòng)

重點(diǎn)考點(diǎn)

本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容是：擴(kuò)散現(xiàn)象和分子間的相互作用力.

?？疾榈膬?nèi)容有：擴(kuò)散現(xiàn)象的識(shí)別，擴(kuò)散的快慢與溫度的關(guān)系，利用分子熱運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)解釋牛活中的相關(guān)現(xiàn)象與問題，

中考常見題型

本考點(diǎn)常與身邊的生活實(shí)例聯(lián)系，如廚房炒菜在客廳里就能聞到菜香味，很多桌面、凳面都是碎木用膠粘在一起的膠合板等都可利用分子熱運(yùn)動(dòng)理論的觀點(diǎn)給以解釋.

區(qū)別宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和分子熱運(yùn)動(dòng)的試題也是常出類型，因分子十分微小，人眼是難以直接看到分子熱運(yùn)動(dòng)的，而人眼能看到的煙囪冒出的濃煙、空中飄動(dòng)的塵埃都不是分子熱運(yùn)動(dòng)，而是小顆粒的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不能把微小的顆粒（如塵埃、細(xì)菌）當(dāng)成分子，它們都是很多分子的集合體.

有些物體斷裂后不能重新結(jié)合，不能認(rèn)為是分子問斥力的作用所致，實(shí)際上當(dāng)分子間距離超過分子限度十倍以上時(shí)，分子間可認(rèn)為沒有作用力了.

例1（2014.邵陽(yáng)）我們經(jīng)常在中央電視臺(tái)的公益廣告中看到：“為了他人的健康，清勿在公共場(chǎng)所吸煙，”一個(gè)人在公共場(chǎng)所吸煙，不儀影響自己的身體健康，而且由于煙分子________，還會(huì)影響他人的健康.

思路分析：本題主要考查對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的了解和掌握，是一道基礎(chǔ)題.解答本題需掌握：一切物體的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).在空氣不流通的房間里，只要有一個(gè)人吸煙，整個(gè)房間就會(huì)充滿煙味，這足因?yàn)橐磺形矬w的分子都在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).公共場(chǎng)所，為了他人的健康，請(qǐng)不要抽煙.

答案：永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

例2用分子的觀點(diǎn)對(duì)下列觀象的解釋小正確的是（）.

A.氧氣被壓縮裝入鋼瓶——分子間有間隔

B.破碎的玻璃無(wú)法復(fù)原——分子間存在斥力

C.聞到路邊怡人的花香——分子不停地運(yùn)動(dòng)

D.兩塊表面平滑的鉛塊緊壓后會(huì)結(jié)合起來(lái)——分子間存在引力

思路分析：不論是固體、液體還是氣體，分子問都有間隙，所以固體、液體和氣體都能被壓縮，故A選項(xiàng)說(shuō)法正確；破碎的玻璃無(wú)法復(fù)原是因?yàn)槎鄶?shù)分子間的距離遠(yuǎn)大于分子力作用的范圍，分子力不起作用，所以B選項(xiàng)說(shuō)法不正確；由于分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以花的分子能夠進(jìn)入路人的鼻子，使人聞到花香，C選項(xiàng)說(shuō)法也正確；分子間的相互作用力，只有在距離很小時(shí)才起作用，將表而光滑的鉛塊相互接觸并緊壓，就能使多數(shù)分子間距減小到分子力起作用的范圍內(nèi)，則選項(xiàng)D正確.選13.

第2節(jié) 內(nèi)能與內(nèi)能的改變

重點(diǎn)考點(diǎn)

本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容是：內(nèi)能概念的理解及改變物體內(nèi)能的兩種方式.

?？疾榈膬?nèi)容有：判斷物體內(nèi)能改變的方式及物體內(nèi)能的變化情況，內(nèi)能、溫度與熱量之間的關(guān)系，內(nèi)能與機(jī)械能的聯(lián)系與區(qū)別等.

中考常見題型

改變物體內(nèi)能的方式是做功和熱傳遞，兩者在改變內(nèi)能上雖是等效的，但本質(zhì)不同.做功改變內(nèi)能的本質(zhì)是能的轉(zhuǎn)化，外界對(duì)物體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，物體內(nèi)能增加：物體對(duì)外界做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，物體內(nèi)能減少.熱傳遞改變內(nèi)能的本質(zhì)是能的轉(zhuǎn)移，物體通過熱傳遞吸收熱量，內(nèi)能增加；物體通過熱傳遞放出熱量，內(nèi)能減少.

機(jī)械能與內(nèi)能這兩種不同形式的能量，通過做功而相互轉(zhuǎn)化.中考題常通過列舉生活事例，讓考生識(shí)別出內(nèi)能是通過哪種方式改變的.內(nèi)能、溫度與熱量之間的關(guān)系考查重點(diǎn)是概念的理解.

要明確溫度指的是物體的冷熱程度，它反映了分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，而不是進(jìn)行熱傳遞的條件.溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子具有的動(dòng)能就越大.對(duì)溫度只能說(shuō)“是”多少度或“升高”“降低”多少度.

熱量是熱傳遞過程中物體內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量，是一個(gè)與過程有關(guān)的量，不能說(shuō)“含有”“具有”多少熱量，只能說(shuō)“吸收”或“放出”多少熱量，也就是說(shuō)，熱量只有物體在溫度或狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才有意義.

內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，一切物體都有內(nèi)能，它是由物體狀態(tài)決定的量，因此內(nèi)能可以說(shuō)“含有”或“具有”.

例3 （2014.東營(yíng)）大型載重汽車下坡時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，為防止剎乍片過熱造成剎車失靈，要向剎車片和輪胎噴水降溫，剎乍片過熱是通過_______方式增加內(nèi)能的，

思路分析：此題考查改變內(nèi)能的兩種方式——做功和熱傳遞，改變物體的內(nèi)能有做功和熱傳遞兩種方式，做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過程，二者在改變內(nèi)能上是等效的.剎車片過熱是通過做功方式增加內(nèi)能的，

答案：做功

例4 （2014.江西）《舌尖上的中國(guó)2》聚焦于普通人的家常菜，讓海內(nèi)外觀眾領(lǐng)略了中華飲食之美，如圖l所示，通過煎、炒、蒸、拌烹調(diào)的四種美食中所包含的物理知識(shí)，認(rèn)識(shí)正確的是（）.

A.甲中“煎”：煎鍋一般用鐵制造，主要足利用了鐵的比熱容大

B.乙中“炒”：主要是通過做功的方式使藜蒿和臘肉的內(nèi)能增加

C.丙中“蒸”：是通過熱傳遞和高溫水蒸氣液化放熱，使榆錢飯蒸熟

D.丁中“拌”：香蔥和豆腐要拌著才能人味，說(shuō)明分子沒有做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

思路分析：漱本題以中華美食為背景，考查的物理知識(shí)有物體內(nèi)能的改變、液化及液化現(xiàn)象、物質(zhì)的基本屬性，以及分子的運(yùn)動(dòng)，注重物理和生活的聯(lián)系，是中考的熱點(diǎn).金屬的物質(zhì)，一般都具有良好的導(dǎo)熱性，煎鍋一般用鐵制造，主要是利用鐵具有良好的導(dǎo)熱性，A不正確：改變物體內(nèi)能有做功和熱傳遞兩種方式，做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過程，炒主要是通過熱傳遞的方式使藜蒿和臘肉的內(nèi)能增加，B不正確：物質(zhì)由氣態(tài)變成液態(tài)的過程叫作液化，液化放熱，蒸是通過熱傳遞和高溫水蒸氣液化放熱，使榆錢飯蒸熟，C正確；物質(zhì)是由分子組成的，分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，香蔥和豆腐要拌著才能人味，恰恰說(shuō)明了分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).D不正確.選C.

第3節(jié) 比熱容與熱量計(jì)算

重點(diǎn)考點(diǎn)

本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容是：比熱容概念，水比熱容人的特點(diǎn)的應(yīng)用，物體溫度改變時(shí)吸收、放出熱量的計(jì)算.

?？疾榈膬?nèi)容有：對(duì)比熱容概念的理解，用比熱容解釋簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象，熱量的計(jì)算，探究不同物質(zhì)的吸熱能力的實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)中考的亮點(diǎn).

中考常見題型

比熱容是所有物質(zhì)都具有的一種特性，與物質(zhì)的種類、狀態(tài)有關(guān)，跟物體的質(zhì)量、升高的溫度無(wú)關(guān)，它不隨物體的質(zhì)量、溫度，以及吸收、放出熱量的變化而改變：比熱容是反映物質(zhì)吸、放熱能力大小的物理量.

用比熱容解釋相關(guān)自然現(xiàn)象的關(guān)鍵是各種物質(zhì)的比熱容不同，在不同物質(zhì)質(zhì)量m、吸收或放出熱量Q相同的條件下導(dǎo)致溫度的變化△t的不同.

吸、放熱量的計(jì)算是中考熱點(diǎn)之一，題目雖不復(fù)雜，但常與電熱知識(shí)相結(jié)合，其關(guān)鍵是確定溫度的變化△t.

要熟記如下公式，并明確公式中各物理量的意義：

Q=cm△t，

Q吸=cm（t-to），

Q放=cm（to—t）.

探究物質(zhì)的吸熱能力、比熱容大小時(shí)，探究原理基本相同，采用的物理方法都是控制變量法，只是控制的物理量較多.處理這類問題時(shí)，要針對(duì)不同的問題合理控制某些因素.

例5 （2014.南京）表1是一些物質(zhì)的比熱容口V（kg.C）]：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，下列判斷正確的是（）.

A.物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的狀態(tài)無(wú)關(guān)

B.100 g水的比熱容是50 g水的比熱容的兩倍

C.質(zhì)量相等的鋁塊和銅塊吸收相同的熱量，銅塊溫度變化較大

D.寒冬季節(jié)，放在室外盛有水的水缸會(huì)破裂，主要是因?yàn)樗谋葻崛葺^大

思路分析：此題考查了比熱容的物理意義、熱量的變形公式的應(yīng)用，其中利用熱量或其變形公式分析問題時(shí)一定要嚴(yán)謹(jǐn)，自覺應(yīng)用控制變量法.比熱容是物質(zhì)本身的一種特性，與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、溫度及吸放熱情況無(wú)關(guān)，水和冰是同一種物質(zhì)，但狀態(tài)不同，故比熱容不同，A錯(cuò)誤；同種物質(zhì)狀態(tài)一定時(shí)，比熱容一定，與質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，所以B錯(cuò)誤；質(zhì)量相等的鋁塊和銅塊吸收相同的熱量，銅的比熱容較小，由公式△t=（）知，銅塊溫度變化較大，故C正確：水在0℃～4℃之間具有熱縮冷脹的反?，F(xiàn)象，水結(jié)冰時(shí)，體積膨脹密度變小，所以冬天放在室外盛有水的水缸會(huì)破裂，與水的比熱容大小無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤，選C.

第4節(jié) 熱值與熱量計(jì)算

重點(diǎn)考點(diǎn)

本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容是：熱值的概念和燃料燃燒放出熱量的計(jì)算，

?？疾榈膬?nèi)容有：燃料燃燒放出熱量的計(jì)算.

中考常見題型

燃料的熱值是燃料的特性之一，它的大小與燃料的質(zhì)量、是否完全燃燒、放出的熱量多少無(wú)關(guān)：而燃料燃燒放出的熱量多少跟燃料的熱值、燃料的質(zhì)量、燃料是否充分燃燒（與燃爐的性能關(guān)系較大）等因素有關(guān)，

計(jì)算熱量時(shí)，應(yīng)記住并理解如下公式：

Q放=mq，

Q放=Vq（適用于氣體燃料），

（）.

例6（2014.蘇州）燃?xì)庠顭畷r(shí)，把質(zhì)量為2 kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了0.02 m3天然氣（假設(shè)天然氣完全燃燒）.已知水的比熱容為4.2×103 J/（kg.℃），天然氣的熱值為8.4xl07 J/m3，求：

（1）水吸收的熱量.

（2）天然氣完全燃燒放出的熱量.

（3）燃?xì)庠顭畷r(shí)的效率，

思路分析：本題是一個(gè)簡(jiǎn)單綜合應(yīng)用題.第（1）問直接把已知條件代人公式Q吸=cm（t—t0）即可計(jì)算出2 kg的水由20℃加熱到100℃吸收的熱量.第（2）問直接使用公式Q放= Vq直接計(jì)算出天然氣完全燃燒放出的熱量.第（3）問燃?xì)庠畹募訜嵝视晒剑ǎ┲苯佑?jì)算即可.

答案：（1）水吸收的熱量Q吸=cm（t一t0）=4.2xl03 J/（ kg.℃）x2 kgx（100.C-20.C）=6.72xlOs J.

（2）天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=qV =8.4xl07 J/m3x2xl0-2 m3=l.68xl06 J.

（3）燃?xì)庠畹男剩ǎ?/p>

第5節(jié) 熱機(jī) 能量的轉(zhuǎn)化與守恒

重點(diǎn)考點(diǎn)

本考點(diǎn)的重點(diǎn)內(nèi)容是：內(nèi)燃機(jī)和熱機(jī)的效率，能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律.

本考點(diǎn)?？疾榈膬?nèi)容有：四沖程汽油機(jī)的工作過程及對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化：從能的觀點(diǎn)出發(fā)，用能量守恒定律分析、解決實(shí)際問題；熱機(jī)效率（能量轉(zhuǎn)化效率）的計(jì)算，這類題目綜合性、應(yīng)用性較強(qiáng)，難度較大，解題關(guān)鍵是能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問題.

中考常見題型

四沖程汽油機(jī)工作過程由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成，考題多以判斷沖程和分析沖程的能量轉(zhuǎn)化為對(duì)象，以選擇題、填空題為主要題型.

判斷沖程的方法是：看氣門是否關(guān)閉及活塞的運(yùn)動(dòng)方向.例如兩個(gè)氣門都關(guān)閉，如果活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，如果活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程等，

各沖程的能量轉(zhuǎn)化情況是：壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：做功沖程中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；吸氣、排氣兩沖程靠慣性完成，不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化.

熱機(jī)效率的計(jì)算是難點(diǎn)，確定做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量是解題關(guān)鍵.提高熱機(jī)效率的途徑有：盡量減小各種熱量散失，保持良好的潤(rùn)滑，盡可能使燃料充分燃燒等.

例7 （2014.威海）在如圖2所示的四幅圖中，甲、乙是兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)示意圖，丙、丁是四沖程汽油機(jī)工作過程中的兩個(gè)沖程示意圖，與壓縮沖程原理相同的是________ 圖所示的演示實(shí)驗(yàn)：汽油機(jī)利用內(nèi)能來(lái)做功的沖程是________圖，

思路分析：解決此題要知道內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程，其中在做功沖程中，是內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在壓縮沖程中是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.改變物體內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種.甲圖對(duì)試管中的水加熱，加快水的蒸發(fā)，使試管中水的內(nèi)能增大，體積膨脹，對(duì)外做功，使塞子飛出去，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能.乙圖是用力將活塞壓下，活塞對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會(huì)燃燒，是通過對(duì)物體做功來(lái)增大物體內(nèi)能的，即是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程.丙圖兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，足做功沖程，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.丁圖兩氣門郁關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，壓縮沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程.

答案：乙 丙

例8 （2014.邵陽(yáng)）如圖3所示為一種人們?cè)O(shè)想中的永動(dòng)機(jī)，它通過高處的水流沖擊葉片，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)抽水機(jī)將水從低處抽到高處，從而循環(huán)工作，這種永動(dòng)機(jī)________（填“能夠”或“不能夠”）永遠(yuǎn)工作下去.

思路分析：本題考查了能量守恒定律，要注意機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)化并不是l000/o的轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中總會(huì)有一部分能量以熱的形式向四周擴(kuò)散，成為無(wú)用的能量，所以抽水機(jī)的機(jī)械能會(huì)逐漸減小，所以他設(shè)想的機(jī)械能的裝置不可能實(shí)現(xiàn)，部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能會(huì)減少，其總量不守恒，

答案：不能夠

例9（2014.甘肅）下列說(shuō)法中正確的是（）.

A.-桶水的比熱容比一杯水的比熱容大

B.水壺里的水燒開時(shí)，水蒸氣把壺蓋頂起，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

C.用鋸條鋸木板時(shí)，鋸條發(fā)熱，鋸條的內(nèi)能增加

D.糖放入水中，過一段時(shí)間后整杯水都變甜了，表明分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)

思路分析：本題綜合考查能量轉(zhuǎn)化、分子運(yùn)動(dòng)、比熱容的應(yīng)用，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，但都屬于基礎(chǔ)知識(shí)考查的范圍，是一道基礎(chǔ)題，同一種狀態(tài)下的物質(zhì)比熱容是不變的，不會(huì)因其質(zhì)量不同而發(fā)生變化，所以一桶水的比熱容和一杯水的比熱容相同，故A是錯(cuò)誤的；做功可以改變物體的內(nèi)能，水蒸氣把壺蓋頂起，是水蒸氣受熱膨脹，從而對(duì)瓶蓋做功，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤：用鋸條鋸木板時(shí)，鋸條發(fā)熱，摩擦做功，鋸條的內(nèi)能增加，故C選項(xiàng)正確；糖放入水中，過一段時(shí)問后整杯水都變甜了，表明分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).故D選項(xiàng)正確.選C、D.