1、3.5 物体的内能（二）一、比热容1、比热容（1）比热容：单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1 吸收（或放出）的热量叫这种物质的比热容。比热容的单位：J/（kg ）。（2）水的比热容：水的比热容是4.2103 J/（kg ）。，其表示的物理意义是质量为1 kg的水温度升高1 时吸收的热量是4.2103 J。（3）比热容是物质本身的一种属性，每种物质都有自己的比热容。下表列出了一些物质的比热容。从表中可见，水的比热容比砂石大得多。在质量和吸收或放出的热量相同的条件下，水的温度的变化比砂石要小得多。因此，在同样的阳光照射的条件下，一天之内内陆地区的气温变化比沿海地区大。2、热量的计算（1）在热
2、传递过程中，传递能量的多少叫做 热量 ，用Q表示。物质从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。（2）热量的计算公式：Q=cm（t-t0）或（c为物质的比热容，m为物体的质量，是t0初温，t是末温）。二、热机1、热机：是将燃料燃烧时的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的机器。热机有多种类型，蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机等都属于热机。2、内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。以汽油为燃料的内燃机叫做汽油机，以柴油为燃料的内燃机叫做柴油机。3、汽油机工作示意图（如图3-70）：汽油在汽油机的汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功，把内
3、能转化为机械能。活塞在汽缸内往复运动，通过连杆带动曲轴转动。活塞从汽缸的一端运动到汽缸的另一端的过程，叫做一个冲程。大多数的汽油机都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的循环往复来保证机器正常工作。在一辆汽车的发动机中有多只汽缸，如四只、六只或八只汽缸，每一只汽缸都循环往复地重复“四个冲程”。4、汽油机工作具体过程：（1）在图3-70甲中，进气门打开，排气门关闭，活塞从上向下运动，汽油和空气的混合物吸入汽缸，这就是吸气冲程。 （2）在图3-70乙中，进气门和排气门都关闭，活塞从下向上运动，压缩已吸入的燃料混合物，这就是压缩冲程。 （3）在图3-70丙中，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，点燃压缩后
4、的燃料，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压的燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，对外做功，实现把内能转化为机械能，这就是做功冲程。 （4）在图3-70丁中，进气门关闭，排气门打开，活塞从下向上运动，把废气排出汽缸。5、热机效率：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比， 就是热机的效率。汽油机的效率一般为20%30%，柴油机的效率可达 45%。三、燃料的热值1、燃料燃烧时发生的是化学变化，要释放大量的热。燃料燃烧的过程中 化学 能转化为 内 能。2、燃料的热值（1）定义：1 kg某种燃料 完全 燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。（2）单位： 焦 / 千克 ，
5、符号 q ；气体燃料的热值单位: 焦 / 米3 ，符号为 J / m3。（3）热值的物理意义：酒精的热值为3.0107 J/kg，表示 1kg酒精完全燃烧时放出的热量是3.0107J 。热值反映了燃料的一种燃烧特性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。（4）常见燃料的热值3、燃料完全燃烧放出的热量：Q=mq或Q=Vq；Q为热量，单位：J；m为质量，单位：kg；V为体积，单位为m3；q为热值，单位：J/kg，气体：J/m3。4、燃料的利用率：一般情况下，燃料燃烧后产生的热量通常情况下不能被完全利用，有一部分热量会散失掉，而被有效吸收的热量只占燃料放出的热量的一部分，将有效吸收的热量与燃
6、料放出的总热量的比值称为燃料的利用率，用表示。100%。【例1】两个相同的容器分别装满了质量和初温都相同的甲、乙两种液体，用相同的热源和方法分别加热，液体的温度与加热时间关系如图所示，则下列说法正确的是（A） A甲液体的比热容大于乙液体的比热容B如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同C加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D加热相同的时间，甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量1、（多选）小明同学的家坐落在绿树环抱、翠竹簇拥的浑河河畔清晨，朝阳初现，叶下露珠晶莹剔透，院前湖面波光粼粼，屋上炊烟随风飘荡；好一幅社会主义新农村美景下列对此景的物理学解释正确的是（ABC）A绿树翠竹的蒸
7、腾作用，可调节房舍的气温B湖水因比热容大，有“吸热”功能，炎夏时节能降低周边地区的气温C露是水蒸气液化而成的D“炊烟随风飘荡”是分子不停地做无规则运动的结果2、（2019连云港）某同学在烧杯中装人质量为100g、初温为20的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水的温度升高到70 ，此过程中水的内能增加了 J，水增加的内能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）酒精完全燃烧所放出的热量。已知c水4.2103J/（kg）。【答案】2.1104；小于。【例2】汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，图中表示做功冲程的是（C）A B C D1、所示流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要
8、能量转化情况下列对图中的补充正确的是（C） A做功冲程内能转化为机械能压缩冲程机械能转化为内能B做功冲程机械能转化为内能压缩冲程内能转化为机械能C压缩冲程机械能转化为内能做功冲程内能转化为机械能D压缩冲程内能转化为机械能做功冲程机械能转化为内能2、（2019天门）下列关于热机、热值的说法正确的是（D）A汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件B某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg/JC柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功D四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的【例3】质量为3t的小型载重
9、汽车，额定功率为l00kW，车上装有6t的砂石汽车先以lOm/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了lOmin，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场g取10N/kg试问：（1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5107J/kg）（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？【答案】（1）汽油燃烧放出的热量为：Q=mq=1.2kg4.5107J/kg=5.4107J；（2）由P=可得牵引力做功为：W=Pt=20000W600s=1.2107J，
10、由功的计算公式，可得牵引力为：F=2000N，由于汽车匀速运动，则受到的阻力为f=F=2000N；（3）汽车在斜坡上做的有用功为：W有用=Gh=mgh=6000kg10N/kg50m=3106J，总功为：W总=P额t=100000W260s=1.2107J，则机械效率为：=100%=100%=25%1、（2019吴中区校级二模）右表是某品牌轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积。空燃比是指吸气冲程末，吸入气缸内的空气和汽油的质量之比。当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合气密度为1.5kg/m3.1min内高温高压的燃气推动活塞做功3000次。请你计算发动机在最大功
11、率工作时：（1）每次吸入混合气的质量；（2）1min内做的有用功；（3）1min内汽油燃烧放出的热量。（4）求出该发动机的效率。（解答要求：要写出依据的主要公式或变形公式，要有数据代入和运算结果）车型某品牌轿车排气量1.5L最大功率69kW空然比14：1汽油热值4.6107J/kg【答案】（1）由排气量可知，每次吸入混合气的体积：V混1.5L1.5dm31.5103m3，由可得，每次吸入混合气的质量：m混混V混1.5kg/m31.5103m32.25103kg；（2）由P可得，1min内做的有用功：WPt69103W60s4.14106J；（3）因空燃比是指吸气冲程中吸入气缸内的空气和汽油的质
12、量之比，所以，每次做功冲程中吸入汽油的质量：m油1.5104kg，1min内吸入汽油的质量：m1.5104kg30000.45kg，1min内汽油燃烧放出的热量：Q放m油q0.45kg4.6107J/kg2.07107J；（4）该发动机的效率：100%100%20%。 1、关于比热容，下列说法中错误的是（ D ）A. 比热容可用来鉴别物质B. 水的比热容较大，可用作汽车发动机的冷却剂C. 沙的比热容较小，所以沙漠地区昼夜温差较大D. 一桶水的比热容比一杯水的比热容大2、用两个相同的电加热器给质量同为2kg的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图4所示，据此判断物质甲10min吸收的
13、热量为（ C ）A. 0.84105J B. 1.2105J C. 2.52105J D. 都不是，不能计算3、(多选)用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热(如图甲所示)，根据测得数据分别描绘出两液体的温度随时间变化的图像(如图乙)。在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用ma、mb、ca、cb，表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息做出的下列推断正确的是（ BC ）A. 若ma=mb，则cacb B. 若ma=mb，则cacb C. 若ca=cb，则mamb4、双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ C ）A. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多B
14、. 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%C. 在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大D. 汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小5、关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ D ）A. 燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高B. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多C. 燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大D. 燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关6、（2019苏州）如图甲所示，将质量相等的冰和蜡烛分别装在两个相同的试管中，放入装有水的烧杯中加热绘制出温度随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是( B )A图甲中的实验装置，安装时应按照“由上到下”的顺序B图甲中两试管
15、放在同一烧杯中加热，可以控制相同时间内冰和蜡烛吸收的热量相同C由图乙可知，A图线对应物质的内能先增大后不变再增大D由图乙可知，B图线对应的物质是冰7、（18-绥化）下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序排列正确的是（C）A甲乙丙丁 B乙丙甲丁 C丁丙乙甲 D丁甲丙乙8、（2019镇江）图中单缸四冲程汽油机正处在排气冲程，若该汽油机转速为1800r/mim，则它每秒钟完成 个冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的 较大的特性。【答案】排气；60；比热容。9、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200 L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20 ，然后给热水器
16、水箱注满水，中午时温度传感器显示水箱中的水温为45 。请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量是_kg。（2）水吸收的热量是_J。c水=4.2103J/（kg）（3）如果水吸收的这些热量由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，则至少需要燃烧_kg煤气。（煤气的热值为q=4.2107J/kg）【答案】（1）200 kg；（2）2.1107；（3）1.25。10、（17-聊城）2017年5月185日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大，是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按10计算。4.2
17、l03J(kg)；天然气的热值q=7l07J / m3 求：（1）体积为001 m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少?（2）若这些热量的90被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少?【答案】（1）0.1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为1.05l07J；（2）水升高度的温度是22.511、小东同学学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：（1）为了保证实验结论的可靠性，小东同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制相同的量有：、（2）根据表格中的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是升温较多的是杯中水（3
18、）小东同学利用此实验装置测出了煤油和菜籽油的热值，你认为小东测出的热值将比真实值（偏大/偏小），其原因是燃料加热前的水温/燃料燃尽后水温/煤油2544菜籽油2534【答案】（1）燃料的质量；水的质量；（2）煤油；甲（3）偏小；燃料不能完全燃烧和热量的散失12、(2019抚顺)如图所示为一款雪地摩托车，空车质量为90kg。求：（燃油的热值取q4.0107J/kg，g取10N/kg）（1）雪地车载着质量为50kg的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为20dm2，雪地车对地面的压强是多少？（2）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为8kW，则雪地车所受阻力是多少？（3）若雪地车以8kW的输出功率行驶2h，消耗了3.6kg燃油，则雪地车发动机的效率是多少？【答案】（1）7103Pa（2）800N（3）40%
