第十三章　熱和能

一、分子熱運動

1.分子動理論的內(nèi)容是：

(1)物質(zhì)由分子組成;

(2)一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則運動。

(3)分子間存在相互作用的引力和斥力。

2.擴散：不同的物質(zhì)在互相接觸時彼此進入對方現(xiàn)象。

擴散現(xiàn)象說明：

①分子在不停地做無規(guī)則的運動。

②分子之間有間隙。

氣體、液體、固體均能發(fā)生擴散現(xiàn)象。擴散快慢與溫度有關。溫度越高，擴散越快。

3.分子的熱運動：由于分子的運動跟溫度有關，所以把分子的無規(guī)則運動叫做分子的熱運動溫度越高，分子的熱運動越劇烈。

二、內(nèi)能

1.內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。

單位：焦耳(J)

2.一切物體在任何情況下都有內(nèi)能;無論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊都具有內(nèi)能。

3.物體的內(nèi)能大小與溫度的關系：在物體的質(zhì)量，材料、狀態(tài)相同時，溫度越高物體內(nèi)能越大。

4.內(nèi)能的改變：

(1)改變內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞。

(2)熱量：熱傳遞過程中，傳遞的能量的多少叫熱量，熱量的單位是焦耳。熱傳遞的實質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。

A、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。

①熱傳遞的方向：熱量從高溫物體向低溫物體傳遞或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞。

②熱傳遞的條件：有溫度差。

熱傳遞傳遞的是內(nèi)能(熱量)，而不是溫度。

③熱傳遞過程中，物體吸收熱量，內(nèi)能增加;放出熱量，內(nèi)能減少。

注意：物體內(nèi)能改變，溫度不一定發(fā)生變化。

B、做功改變物體的內(nèi)能：

①做功可以改變內(nèi)能：對物體做功，物體內(nèi)能會增加，物體對外做功，物體內(nèi)能會減少。

②做功改變內(nèi)能的實質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化。

做功與熱傳遞改變物體的內(nèi)能是等效的。

三、比熱容

1.定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比。

2.定義式:

3.單位：J/(kg·℃)

4.物理意義：表示物體吸熱或放熱的能力的強弱。

5.比熱容是物質(zhì)的一種特性，大小與物質(zhì)的種類、狀態(tài)有關，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。

6.水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，它表示的物理意義是：1kg的水溫度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的熱量為4.2×103J

7.比熱容表

(1)比熱容是物質(zhì)的一種特性，各種物質(zhì)都有自己的比熱容。

(2)從比熱容表中還可以看出：各物質(zhì)中，水的比熱容最大。這就意味著，在同樣受熱或冷卻的情況下，水的溫度變化要小些。水的這個特征對氣候的影響很大。

在受太陽照射條件相同時，白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫度升高的慢，夜晚沿海地區(qū)溫度降低也少。所以一天之中，沿海地區(qū)溫度變化小，內(nèi)陸地區(qū)溫度變化大。在一年之中，夏季內(nèi)陸比沿海炎熱，冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。

(3)水比熱容較大的特點，在生產(chǎn)、生活中也經(jīng)常利用。

如汽車發(fā)動機、發(fā)電機等機器，在工作時要發(fā)熱，通常要用循環(huán)流動的水來冷卻。冬季也常用熱水取暖。

8.熱量的計算公式：

第十四章　內(nèi)能的利用

一、熱機

1、熱機：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器叫熱機。

2、內(nèi)燃機：

①沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

②內(nèi)燃機的工作過程：內(nèi)燃機的每一個工作循環(huán)分為四個階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的，而做功沖程是內(nèi)燃機中唯一對外做功的沖程，是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。另外壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

③汽油機和柴油機的不同處

汽油機：氣缸頂、吸入空氣和汽油混合、點燃式、效率較低

柴油機：氣缸頂、吸入空氣、壓燃式、效率較高

二、熱機的效率

1.燃料的熱值

①定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與的其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。用符號“q”表示。

②定義式：q=Q/m(q為熱值)(若燃料是氣體燃料 q=Q/v)

③單位：J/kg，讀作：焦耳每千克 J/m3讀作：焦耳每立方米

酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。

煤氣的熱值是3.9×107J/ m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。

④關于熱值的理解：

A、對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而言，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料：說明熱值與燃料的種類有關。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。

B、熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關。

2.熱機的效率：

(1)熱機的能量流圖：

真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾龅挠杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵龝r所釋放能量的一部分。

(2)定義：熱機工作時,用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。

(3)公式：η=Q有/Q總×100%。

式中，Q有為做有用功的能量;Q總為燃料完全燃燒釋放的能量。

(4)提高熱機效率的主要途徑

①改善燃燒環(huán)境，使燃料盡可能完全燃燒，提高燃料的燃燒效率。

②盡量減小各種熱散失。

③減小各部件間的摩擦以減小因克服摩擦做功而消耗的能量。

④充分利用廢氣帶走的能量，從而提高燃料的利用率。

三、能量的轉(zhuǎn)化和守恒

能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其它形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。

“第一類永動機”永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。

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