第十三單元內能與熱機

01單元時空

4*J././?j.

內能的定義及影響因素

「做功

I內能J改變內能的方法-

I熱傳遞

?加熱

I內能的利用，

l做功

r比熱容的定義、單位、及物理意義

包熱量的定義、單位

隊

熱量-r物體?吸、放熱的計算：Q=cmAt

與<L熱量的計算一

熱

I燃料完全燃燒放熱的計售：Q=mq

機

「內燃機的工作原理

燃料的熱值

熱機J

熱機的效率

、環境保護

02考點速記

考點一、內能

物體內部大量分子做無規則運動所具有的能量叫分子動能。由于分子之間有一定的距離,

也有一定的作用力，因而分子具有勢能，稱為分子勢能。物體內部所有分子熱運動的動能與

分子勢能的總和，叫物體的內能。

要點：

1、單位：焦耳，符號J。

2、同一個物體，它的溫度越高，內能越大。物體內能的大小，除與溫度有關外，還與物體

的體積、狀態、質量等因素有關。

3、一切物體都有內能。

4、內能與機械能的區別

物體的內能大小與物體內部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關，是物體能量

的微觀表現；物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關，是物體能量的宏

觀表現。物體的內能在任何情況下都不會為零（因為分子不停地做無規則運動總有動能），

而物體的機械能可以相對為零。所以內能和機械能是兩種不同形式的能量。

5、內能的改變，通過做功和熱傳遞這兩種方法都可以改變物體的內能。

考點二、比熱容

單位質量的某種物質，溫度升高所吸收的熱量叫做物質的比熱容。符號c,單位為

焦每千克攝氏度，符號為J/(kg?℃)。

要點：

1、比熱容是物質本身的一種性質。

(1)同種物質在同一狀態下的比熱容與其質量、吸收(或放出)熱量的多少及溫度的改

變無關。

(2)同一種物質在不同的狀態下比熱容不同，如冰、水的比熱容是不同的。

2、水的比熱容比較大，是4.2X103j/(kg?。。)。主要表現：

(1)由于水的比熱容較大，一定質量的水升高(或降低)一定的溫度吸收(或放出)的

熱量較多，我們用水作為冷卻劑和取暖用。

(2)由于水的比熱容較大，一定質量的水吸收(或放出)較多的熱量而自身的溫度卻改

變不多，這一點有利于調節氣候。夏天，太陽曬到海面上，海水的溫度升高過程中吸收大量

的熱，所以人們住在海邊并不覺得特別熱；冬天，氣溫低了，海水由于溫度降低而放出大量

的熱，使沿海氣溫降得不是太低，所以住在海邊的人又不覺得特別冷。

3、熱量的計算

(1)吸熱公式：Q吸=cm(t-to)

式中Q吸表示物體吸收的熱量，c表示物質的比熱容，m表示物體的質量，to表示物體

原來的溫度，t表示物體后來的溫度。(t-t。)表示溫度的升高量。

(2)放熱公式：QK=cm(to-t)

式中(to-t)表示物體溫度的降低量。

考點三、熱機

把內能轉化為機械能的機器叫熱機。熱機常見種類有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣

發動機。

要點：

1、內燃機及其工作原理

(1)內燃機：內燃機是熱機的一種，內燃機在氣缸里燃燒汽油或柴油。

(2)內燃機的工作原理。汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃氣，用來推動活

塞做功。活塞通過連桿使內燃機的飛輪轉動，從而帶動其他機械轉動。

(3)內燃機的四個沖程，活塞在氣缸內往復運動，從氣缸的一端運動到另一端的過程，

叫做一個沖程，汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環來保證連續工作的。

在一個工作循環中，汽缸內的活塞往復兩次，曲軸轉動兩周。四個沖程中只有做功沖程燃氣

對外做功，其他三個沖程都是靠飛輪慣性完成的。一個工作循環有兩次能量轉化，在壓縮過

程中，機械能轉化為內能，在做功過程中，內能轉化為機械能。

2、汽油機和柴油機的異同點

不同點相同點

項目汽油機柴油機(1)構造基本相同

構造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴都是燃料在氣缸內

壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內噴燃燒，都是內燃機。

壓縮沖程末由火花塞放出電火

點火方式霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自

花點燃，稱點燃式

動燃燒，稱壓燃式(2)都將內能轉化

燃料汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣柴油、吸氣沖程吸進氣缸的只是空為機械能。

混合物氣

壓縮沖程末氣體體積被壓縮為壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸（3）每一個工作循

壓縮比

吸進體積的1/9至1/6進體積的1/22至1/16環都是由吸氣、壓

做功沖程初燃氣壓強為30至50縮、做功、排氣四

做功沖程初燃氣壓強為50至100

個大氣壓，溫度2000℃至個沖程組成。

做功個大氣壓，溫度1700℃至2000℃,

2500℃,高溫高壓的氣體推動活

高溫高壓的氣體推動活塞做功

塞做功

效率效率較低20%至30%效率較高30%至45%

輕便，多用于汽車、飛機、小型笨重，多用于拖拉機、載重汽車、

用途

農機具輪船等重型機械

3、燃料的熱值及熱機的效率

（1）燃料的熱值。把某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質量之比，叫做這種

燃料的熱值，熱值的單位是焦每千克（J/kg）o熱值是反映燃料燃燒釋放熱量的本領大小的

物理量。熱值是燃料本身的一種特性，同種燃料的熱值不隨燃燒充分與否而變，不隨燃料質

量的大小而變，即每種燃料都有一個確定的燃燒值，不同燃料的燃燒值一般不同。

（2）熱機的效率。在熱機中，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。燃料在熱機中燃燒時，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉,

燃料釋放出的內能只有一部分用來推動熱機的運動，即轉化為熱機的機械能，其余的能量在

廢氣、散熱、機械摩擦中損失掉了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設法利用廢氣的能量,

是提高燃料利用率的重要措施。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標，熱機的效率越高,

它的機械性能就越好。

4、熱機為人類的發展做出了重大貢獻，但也帶來了許多環境污染問題，需要我們注意環境

保護。

03/毒養提升力

一、二

錯題糾正

【例題1】.關于內能、熱量和溫度，下列說法正確的是（）

A.物體溫度升高，內能一定增大B.物體內能增大，溫度一定升高

C.熱量一定是從內能大的物體傳向內能小的物體D.物體溫度越高，含有的熱量越多

【例題2】.下列說法正確的是（）

A.比熱容是物質的一種屬性

B.一切物質的比熱容均不相同，所以比熱容是物質的一種特性

C.比熱容大的物體比比熱容小的物體吸收熱量多

D.比熱容大的物質比比熱容小的物質吸收熱量能力強

【例題3】?下列四個現象中，屬于機械能轉化為內能的是（）

A.壓縮點燃棉花B.蒸汽頂起壺蓋

燃氣推動活塞

【例題4】.下列說法正確的是（）

A.擦黑板時粉筆灰四處飛揚是因為分子在不停息的運動

B.通過技術改進，熱機效率可達100%

C.用酒精燈燒水時，熱損失很大，酒精的熱值變小

D.水壺里的水燒開時，水蒸氣把壺蓋頂起，內能轉化為機械能

【例題5】.小明家在郊外野餐時，用酒精爐子將2kg初溫為20團的水燒開，消耗了80g

的酒精。下列相關說法正確的是［當地大氣壓為標準大氣壓，酒精的熱值為3.0xl07j/kg,水

的比熱容為4.2x103〃（kg?］（）

A.隨著水溫度的升高水的比熱容逐漸變大

B.水沸騰以后繼續加熱溫度不斷升高

C.整個過程中水吸收的熱量為8.4xl05j

D.酒精爐子燒水的效率為28%

【例題6】.如圖所示，用酒精燈給試管中的水加熱，直至沸騰一段時間后，會看到試管

口的橡皮塞被沖出，下列描述正確的是（）

A.試管中的水在升溫過程中所含熱量增加

B.在水沸騰前后，試管內的氣壓不變

C.酒精燃燒放出的熱量能全部被試管中的水吸收

D.水蒸氣對橡皮塞做功，其原理與汽油機做功沖程相同

【例題7】.質量相同，溫度相同的鋁塊甲和鐵塊乙（c鐵＜c鋁），將它們分別加熱，吸收

相同的熱量后接觸，此時（

A.溫度從甲傳向乙

B.內能從甲傳向乙

C.內能從乙傳向甲

D.甲、乙間不發生熱傳遞

【例題8】.如圖所示為濟南和青島兩市2022年全年平均氣溫的變化。由圖可知：濟南全

年的平均氣溫和青島相差不大,但濟南的平均高溫要明顯高于青島，而平均低溫要比青島低。

從物理學的角度看，這主要是因為（）

A.海水的密度比砂石的密度大

B.海水的內能比砂石的內能大

C.海水的比熱容比砂石的比熱容大

D.海水的溫度比砂石的溫度高

【例題9】.通過學習熱機的工作的過程，小王知道了汽油機工作的四個過程，如圖所示。

關于下列四幅圖說法中正確的是（

甲乙丙J

A.丙沖程是吸氣沖程甲沖程是壓縮沖程

C.乙沖程是把內能轉化為機械能D.丁沖程是排氣沖程

【例題10].如圖所示為四沖程汽油機的某一沖程，下列說法不正確的是（）

A.該沖程為做功沖程

B.四個沖程中，只有該沖程向外提供動力

C.該沖程將內能轉化為機械能，氣缸內氣體內能減少

D.若此時汽油機飛輪的轉速為300r/min,則1s對外做功50次

【例題11】.趙陽同學從下面一些常見物質的比熱容表中，分析歸納出幾個結論，其中正

確的是（）

一些常見物質的比熱容［J/（kg.℃）］

水4.2xlO3水銀0.14xl03

砂石0.92xlO3煤油2.1x10s

玻璃0.84X103鐵0.46xlO3

干泥土0.84xl03鋁0.88xlO3

A.在同樣的陽光照射下，干泥土比濕泥土升溫慢

B.不同物質的比熱容一定不同

C.給小質量的物體測量溫度時適宜用水銀溫度計

D.給常溫下質量相同的鐵塊、鋁塊用相同方式加熱相同時間，鐵的溫度升高得少

【例題12】.如圖所示，規格相同的甲、乙兩容器中分別裝有3kg和2kg的純凈水，并用

不同加熱器加熱，不計熱損失，得到如圖丙所示的水溫與加熱時間的關系圖，己知水的比熱

容是4.2xl03j/（kg?回），則下列說法正確的是（）

甲乙丙

A.由丙圖知，甲杯中水的比熱容小于乙

B.甲、乙兩杯中的加熱器每分鐘放出的熱量之比為9：4

C.加熱相同的時間，甲、乙兩杯水升高的溫度之比2：3

D.加熱相同時間時，兩杯水將吸收相等的熱量

【例題13】.有兩個溫度為100℃質量相等的金屬球，先把甲球放入溫水杯中，熱平衡后

水溫升高了10℃;取出甲球，將乙球放入該杯中，熱平衡后水溫又升高了10回（末溫未達1000）,

則甲球比熱容c個和乙球比熱容cz,大小的關系是（）

A.。甲<。乙B.

c./>C乙D.以上三種情況都有可能

舉一反三〉

一、單選題

【強化1】.關于物體內能、熱量和溫度，下列說法中正確的是（）

A.物體的內能增加，溫度一定升高

B.汽油機做功沖程氣缸內燃氣的內能減少

C.0℃的物體內能為零

D.熱值大的燃料，燃燒放熱就多

【強化2],雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料,汽車在行駛過程中燃料的熱值將（）

A.始終不變B.逐漸變小

C.逐漸變大D.先小后大

【強化3】.關于熱機及其效率，下列說法正確的是（）

A.熱機做的有用功越多，效率就一定越高

B.熱機的功率越大，效率就一定越高

C.熱機把燃料燃燒所釋放出的內能全部轉化為機械能

D.以上說法都不正確

【強化4】.如圖所示，四沖程內燃機工作循環中一個沖程的示意圖，它是（）

A.壓縮沖程，將內能轉化為機械能B.壓縮沖程，將機械能轉化為內能

C.做功沖程，將內能轉化為機械能D.做功沖程，將機械能轉化為內能

二、填空題

【強化5】可燃冰”作為新型能源，有著巨大的開發使用潛力，同等條件下，"可燃冰"

完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數十倍，說明"可燃冰"的很大。以10倍的關系粗略

計算，1kg"可燃冰"完全燃燒放出的熱量為J（g梁%=3.9xl07j/kg）。

【強化6】?某汽車汽油機工作過程有吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。如圖為

沖程工作示意圖，在這個過程中能轉化為機械能；汽車發動機工作時，會在汽

【強化7】.小明在寒假期間去東北的舅舅家游玩，看到舅舅家有一輛雪地摩托，雪地摩

托銘牌上的數據如下表所示。請回答下列問題。

車型雪地摩托

質量90kg

最大輸出功率12kW

最大時速85km/h

（1）雪地摩托的汽油發動機的壓縮沖程過程中將能轉化為能;

（2）雪地摩托以36km/h的速度在水平地面上勻速直線行駛2h,輸出功率為8kW,共消耗

燃油3.6kg。求雪地摩托受到的阻力和發動機的效率。（）（）（燃油的熱值

q=4.0xlO7j/kg)

三、實驗題

【強化8】.如圖為同學們探究水和沙石的吸熱能力的實驗裝置圖。

匚

次數物質質量/g升高10團所用的時間/s

1水2055

2沙石4026

(1)實驗中除了溫度計之外，還需要的測量工具是，實驗中能說明被加熱的物體內能

增了的現象是;

(2)實驗小組的同學決定采用比較加熱時間的方法來判斷水和沙石的吸熱能力，他們應該

收集的證據是—；

(3)表一為某實驗小組同學記錄的部分實驗數據。請根據表中的實驗數據進行分析比較出

水和沙石的吸熱能力。結論：o

【強化9】.如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質量都是10g,燒杯

內的液體質量和初溫也相同。

/溫度計/溫度計

NR液體a一液體b

燃料i)燃料1

甲乙t丙