热和能ppt课件.ppt

第十六章 热和能,第一节：分子热运动,什么是分子 ？,保持物质原来性质不变的最小微粒叫做分子。,如果把分子设想成球形,一般分子的直径大约只有10-10米,用肉眼直接看不到。,分子到底有多小,？,将二万个氧分子，一个紧挨一个排成一串，那么它们的总长度和一根头发丝的直径差不多。,在通常的温度和压强下，1cm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！,分子数量有多大,？,一 扩散现象： 定义： 不同的物质在互相接触时,彼此进入对方的现象, 叫做扩散。 影响扩散快慢的因素：温度越高，扩散越快。 扩散的实质：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。 分子热运动：温度越高。运动越剧烈。 二 分子间作用力 分子间既有引力又有斥力。 归纳：分子动理论的内容： 一切物质都是由分子组成的。 构成物质的分子在不停地做无规则运动。 分子间同时存在引力和斥力。,1、毒品“毁灭自己,祸及家庭,危害社会” ，我国采用“禁种、禁贩、禁制、禁吸”四禁并举的禁毒方针。 经过训练的警犬凭什么可以从旅客的行李箱中发现夹带的海洛因、摇头丸等毒品?,动脑学物理,2、影响蒸发快慢的因素有三个：液体的温度；液体的表面积；液体表面空气流动程度。 提高液体的温度是加快液体蒸发的方法之一，请你用分子热运动的知识来解释此现象。,动脑学物理,蒸发,3、用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记住测力计的读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板。弹簧测力计的读数有什么变化？解释产生这个现象的原因。,动手动脑学物理,第二节：物体的内能,一切物体内部所有分子都在做yong不停息的无规则运动，因而它们具有动能；而分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而它们具有势能（分子势能）；物体内部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。,对内能的理解,1、一切物体在任何情况下都有内能。既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在作用力，那么内能是无条件存在的，无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。,2、物体的内能是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，不是分子的内能，更不能说成单个分子或少数分子的内能，单独考虑一个分子的内能是没有意义的。,3、物体的内能是“状态量”，要用“具有”或“含有”，“增加”或“减少”来表述。,猜想： 一个物体的内能与哪些因素有关呢？,温度 质量 物质的种类 体积 物体的状态,改变物体的内能的方法有哪些？,做功和热转递,做功和热转递都可以改变物体的内能。理解：,1、做功改变物体的内能实际上是机械能转化为物体内能。外界对物体做功，物体的内能会增加；物体对外界做功，物体的内能会减少。,2、热转递改变物体的内能实际上是内能的转移。,3、做功和热转递在改变物体的内能上是等效的。,热传递的三种方式：,1、热传导,2、热辐射,3、热对流,热 量,热量是用来表示在热传递过程中物体内能转移多少的物理量。也就是说，热量是在 热传递过程中物体内能转移多少的量度。,回答问题:,1.分子动理论的基本内容是什么? 2.什么叫内能?决定内能大小的因素是什么? 3.改变内能大小的途径是? 4.什么叫热量?热量和内能的区别和联系是什么?,二.典型例题:,1.把两块纯净的铅块压紧,它们就能合成一块,而把两块光滑的玻璃紧贴在一起,却不会合成一块的原因是:( ) A.玻璃分子间不存在引力: B.玻璃太硬,斥力大于引力: C.玻璃分子间距离太大,分子间作用力太微弱了: D.以上说法都不对.,C,2.在盛油的厚jinshu瓶内压强很大,相当于大气压的1万到2万倍,虽然瓶壁无裂痕,瓶内的油依然从里面渗出,这是因为( ) A.金属原子间有空隙; B.油分子被压小了; C.油分子不停的做无规则的运动; D.金属原子不停的做无规则的运动.,A,3.关于温度、热传递和热量,下列说法正确的是( ) A.温度高的物体具有的热量多; B.温度低的物体具有的热量少; C.热量总是自发的从温度高的物体传递到温度低的物体; D.热量总是从内能多的物体传递到内能少的物体.,C,4.一木箱从粗糙斜面上匀速滑下来,则它的( ) A.机械能和内能都增大; B.机械能和内能都不变; C.机械能增大,内能减小; D.机械能减小,内能增大.,D,5.劣质的装修材料含有超标的甲醛等有毒有机物,用它们装修房屋,会造成室内环境污染,这表明_;用胶粘剂可以把装修材料粘在一起,这说明_ _.,分子在不停地做无规则的运动,分子间存在引力,6.在各种宴会上、酒吧中,人们常常喝鸡尾酒以增加喜庆的气氛.鸡尾酒的调制方法是:先将颜色不同、密度也不同的几种酒分别调好,然后先把一种颜色的酒倒入杯中,在将长颈漏斗插入杯中,依次倒入其他颜色的酒,这样就调制出一杯颜色漂亮、层次分明的鸡尾酒.为保证不同颜色的酒不会相混,在调制时应该按密度_的次序倒入杯中,这里应用了_ _知识.调好的鸡尾酒如果没有及时饮用.过一端时间后,各层的颜色就会逐渐暗淡了,这说明_.,由大到小,密度,分子在做无规则的运动,7.火箭在大气中飞行时,它的头部温度可达几千摄氏度,在火箭头上涂一层特殊物质,这种物质在高温下熔化并且汽化,能起到防止烧坏火箭头部的作用,在这段描述中包含了哪些物理道理?,答:火箭在大气中高速飞行时,与空气间的摩擦很大,使它的内能增大,温度升高.特殊材料在高温下熔化并且汽化,吸收大量的热,所以起到防止烧坏火箭头部的作用.,第三节：比热容,想一想：,如图：左右两杯水温度都上升一摄氏度所需的热量相同吗？,结论：同一物质升高相同的温度，质量越大吸收的热量就越多。,发散： 上图中，若1千克水升高2摄氏度与1千克水升高1摄氏度所吸收的热量相比，有何关系？,结论： 相同质量的同一物质温度升高越多的吸收的热量越多。,归纳：同一物质吸收（放出）热量的多少决定于物体的质量与升高（降低）的温度。 同种物质在质量相同的情况下升高（降低）相同的温度，吸收（放出）的热量是相同的。,猜测：？ 水与煤油在升高相同温度的过程中吸收的热量一样多吗？,研究不同物质吸收热量的能力，所要控制的因素：,1、质量相同 2、升高的温度相同 3、加热的热源要相同,结论：,质量相同的水和煤油，升高相同的温度吸收的热量是不同的。即不同的物质吸收热量的能力不同。,我们把单位质量的物体温度升高一摄氏度所需吸收的热量或温度降低一摄氏度所放出的热量叫做该物质的比热容，简称比热。用符号C表示。,比热的单位：,水的比热为4.2×103焦耳/（千克·摄氏度） 即C水= 4.2×103 J/(Kg·°C),1千克的水升高1 °，吸收的热量为4.2×103焦耳,公式：C=Q/m（t-t0） Q=Cm （t-t0）,几种物质在常态下的比热焦耳/（千克·摄氏度）,比热是物质的一种特性。每种物质都有自己的比热容。其大小与物质的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。,理解比热,运用知识，解决问题：,人们用“晨穿皮袄午披纱”来形容我国西北广大地区气候的一个特点，即昼夜气温的变化比沿海地区大。试从比热的角度解释造成这种现象的原因？,练习：,1、质量相同的铝和铜，升高相同的温度， 吸收的 热量多；如果放出相同的热量， 温度降低的多。 2、比热是物质的一种 。一杯水的比热和半杯水的比热 。 （相同或不同） 3.两个初温、质量相同的铜块甲和乙,吸收相同的热量后,升高的温度之比为1:4,则它们的比热容之比c甲:c乙=_.,4.某品牌电热水壶的铭牌标着如右表所示的数据,求:(1)该电热水壶的电阻 (2)当电热水壶装满水后,从20加热到100 ,水吸收的热量; (3)在额定电压下,要放出这些热量,电热水壶工作的时间.(不计热量损失) (4)如果在用电高峰时间内, 用电热水壶烧水,电压只有200V 左右,这时电热水壶发热时的功 率是多大?,5.某一型号的自动电热水器,额定容量为30L,额定功率为3kW,装满20的水,正常工作45min, 能将水加热到80,水的比热容为4.2×103J/(·),求: (1)水箱中的水吸收多少热量? (2)这段时间电热水器共消耗多少电能? (3)此电热水器的效率.,解:(1)水的质量m=V=1.0×103/m3×30× 10-3 m3=30. 水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103J/(·), ×30×(80-20)=7.56×106J 即,水箱中的水吸收了7.56×106J的热量. (2)热水器消耗的电能W=Pt= 3×103W×45×60s= 8.1×106J. (3)电热水器的效率,答:(1) (2) (3) .,第十六章 第四节 内能的利用 热机,内能的利用,1、利用内能来加热。 2、利用内能来做功。,一、试图作答：,1、从内能的利用看： B-C_；C-D_。 2、从改变内能的方法看： B-C_；C-D_。 3、从能量的转化看： A-B_;C-D_。,A,B,C,D,利用内能来做功的机器热机,1、种类 蒸汽机 、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 2内燃机 根据燃料的不同分为：汽油机和柴油机。,汽油机结构图,汽油机工作原理： 汽油在气缸内燃烧，生成高温高压的热气，使燃气推动活塞而做功。,冲程： 在活塞的往复运动中，它从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程。,一个循环有四个冲程： 吸气冲程， 压缩冲程， 做功冲程， 排气冲程,这是吸气冲程。在这个冲程中，进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点运动，活塞上方的容积变大，气缸内产生一定的真空度。可燃混合气体被吸入缸内。活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，吸气冲程结束。,由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气压稍低于大气压，约0.07-0.09MPa。混合气进入气缸后，与缸壁、活塞等高温构件接触，并与上一循环的高温残余废气混合，所以温度上升至370-400K。,这是压缩冲程。进气冲程结束后，进气门、排气门同时关闭。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点运动，活塞上方的容积缩小，进入气缸的混合气体被压缩，使其温度、压力升高。活塞到上止点时，压缩冲程结束。,压缩终了时，混合气体温度约为600-700K，气压约0.6-1.2MPa。混合气被压缩后密度增大，压强和温度迅速升高，为燃烧创造了良好的条件。,这是做功冲程。在这个冲程中，进气门、排气门均关闭，火花塞发出电火花点燃气体。气体迅速膨胀，在极短的时间内压强达到3-5MPa，温度可达2200-2800K，高温高压气体推动活塞由上止点向下止点迅速运动，并推动连杆使曲轴旋转而对外做功。,做功冲程结束后，气体的压强降至约0.3-0.5MPa，温度降至1300-1600K。,排气冲程。做功冲程结束后，进气门还是关闭、排气门开启。曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点运动，活塞将燃烧后的废气排出。当活塞运动到上止点时，排气门关闭，进气门打开，开始进入下一个循环。,柴油机结构图,柴油机在进气冲程吸入的是纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入汽缸，在很短的时间内与压缩后的高温空气混合。 由于柴油机的压缩比高，所以压缩终了时气缸内压强可达3.5-4.5MPa，温度可达750-1000K，大大超过了柴油的自然温度，故柴油喷入汽缸后，在很短的时间内可自行燃烧，燃烧后的温度可达2000-2500K，压强达6-9MPa。柴油机在做功冲程中对活塞的压力大于汽油机，对外做功也大。,汽油机于柴油机的区别：,汽油机与柴油机的相同点：,燃料的热值,燃烧相同的质量的不同燃料，放出的热量是不同的。例如，燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多。,1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的燃值。热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。,燃料很难完全燃烧，燃烧放出的热量也不可能完全利用。同样，以任何方式利用的能量是都不能做到百分之百，这就涉及到一个能量利用率的问题。,能的利用率,自然界中的各种能量都可以发生相互转化或转移。把一种形式的能转化成另外一种形式的能时，我们消耗得能和可以利用的能并不相等，这并不是与能的守恒定律相矛盾，而是能在转移和转化时有损失，而获得的能与损失的能之和等于消耗的能，能得利用率是获得的有用能量与消耗的总能量的比值。,1. 相同质量的水和煤油，吸收相等的热量后，温度升高较多的是 ，温度升高较少的是 ,2质量相同的两块金属块在沸水中加热足够长的时间后，同时取出放在足够大的冰块上，能使冰熔化较多的那块金属具有较大的_,3. 热机是将内能转化成 能的机器；热机一个工作循环由_个冲程组成，其中如图12-3所示是热机的_冲程,4. 汽油的热值是4.6×107J/kg，现有汽油500g，如果燃烧其中一半，剩余汽油的热值是 J/kg一杯水变凉了，它的内能 ，比热容 （选填“增大”、“减小”或“不变”）,5炮弹里火药燃烧产生的高温高压气体炸开弹壳后温度降低，是用_的方法减少了气体的内能食物放进冰箱后温度降低，是用_的方法减少了食物的内能,6在汽油机工作的四个冲程中，将机械能转化为内能的是_冲程，将内能转化为机械能的是_冲程 7随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭液化气与煤相比,热学方面突出的优点是 _；环保方面突出的优点是_若要将2.5kg初温为20的水加热到80,至少需要燃烧 _m3 的液化气(液化气的热值是5×107J/ m3 ),8、白天，太阳能热水器中水的温度升高，水的内能_（选填“减少”、“不变”或“增加”），这是通过_的方法改变了它的内能。,9. 西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海， 总计年输送天然气1.2×1010m3，即年输气质量为_kg若这些天然气完全燃烧放出的热量是_J（管道内天然气密度为6kg/m3，天然气的热值是5×107J/kg）,10.太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点，当它吸收太阳能后，水的温度将会_某太阳能热水器盛有l00kg的水，若水温由20升高到70，则水箱里的水吸收了_J的热量(C水4.2×103J/(Kg ) ),11.热机是将内能转化成 能的机器。柴油机是工农业生产中常用的热机已知某型号柴油机的效率为，柴油的热值为q将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q ，这些热量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W= ,12关于温度，热传递和热量，下列说法中正确的是 ( ) A温度高的物体具有的热量多 B温度低的物体含有的热量少 C热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体 D热总是从热量多的物体传递到热量少的物体 13以下的日常生活事例，通过做功来增加物体内能的是（ ） A、给自行车车胎打气，气筒发烫 B放进太阳能热水器中的水,温度升高 C.点燃的爆竹腾空而起 D用水壶烧水，水蒸气将壶盖顶起,14. 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( ) A.物体的温度越高，所含热量越多 B.温度高的物体，内能一定大 C.0的冰块，内能一定为零 D.温度相同的两物体间不会发生热传递 15. 通过内能、热机内容的学习，可知（ ） A物体运动的动能和所有分子势能的总和，叫做物体的内能 B改变物体内能的方式有两种：做功和热传递 C在热机的一个工作循环中，燃气做功四次 D在做功冲程中，是机械能转化为内能,16. 2005年10月12日，“神舟”6号载人飞船在震天的轰鸣声中腾空而起，飞向太空.完成任务后准确降落在内蒙古中部预定地区.返回舱进入大气层一段时间后，由于受空气阻力做匀速运动。返回舱匀速下降过程中( ) A重力势能减少，动能增加，内能增加 B机械能减少，动能不变，内能增加 C重力势能减少，动能增加，内能不变 D机械能不变，动能不变，内能增加,17质量和初温都相等的铜和铝(c铜c铝) ，放出相等的热量后相互接触，热量将( ) A.一定从铜传给铝 B.一定从铝传给铜 C.不会发生热传递 D.不能确定是否发生热传递,18太阳能热水器深受广大用户的青睐问： （1）与其它形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？(写出两点即可) _ （2）常温25下，该热水器注满水时，可以装100kg的水，如果这些水吸收了4.2 ×l07J的太阳能，它的温度会升高到多少摄氏度？(C水= 4.2×103 J(kg·，环境气压：1标准大气压),19.小红同学家的一台太阳能热水器安装在楼顶上，热水器的水箱离地面高12m。现需要将初温为10、体积为80L的水加热到60，g取10N/kg，c水=4.2×103J/（kg ·），则： （1）80L水的质量是多少？ （2）这些水需要吸收多少热量？ （3）把这些水从地面输送到热水器的水箱中，至少需对水做多少功？,