第19章：热和能

这是一篇关于热和能的思维导图，主要内容包括：能量的转化和守恒，热机，比热容，内能及其改变，分子热运动。

热和能

• 分子热运动
  • 分子热运动
    • 物质是由分子，原子构成
    • 分子在不停地做无规则运动
    • 分子间存在引力和斥力
  • 扩散现象
    • 气体间可以发生扩散现象
    • 液体间可以发生扩散现象
    • 固体间可以发生扩散现象
  • 扩散现象说明
    • 分子在不停地做无规则运动
    • 分子间存在间隙
  • 分子热运动
    • 分子的运动与温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动
  • 分子间的作用力
    • 引力
      • 两个铅柱紧紧压在一起
    • 斥力
      • 气体和液体很难被压缩
• 内能及其改变
  • 内能
    • 分子动能+分子势能
      • 分子有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有动能
      • 分子间存在着相互作用的引力和斥力，所以分子之间还具有势能
    • 单位：焦耳（J）
    • 内能与物体的温度，质量，状态有关
    • 特点：
      • 一切物体都具有内能
      • 物体温度升高，内能增大
  • 物体内能的改变
    • 改变方式：
      • 做功
        • 物体对外做功，物体的内能减小
        • 外界对物体做功，物体的内能增大
      • 热传递
        • 定义：
          • 热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象
        • 实质：
          • 内能的转移
        • 方向：
          • 热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分
        • 发生热传递的条件：
          • 物体之间有温度差
        • 注意：热量只能说“吸收”或“放出”，不能说“含有”
    • 注意：
      • 内能和温度都是状态物理量，而热量则是过程物理量
  • 判断：
    • 1.温度低于0℃的物体由于温度太低，不具有内能。
    • 2.物体吸收了热量，温度一定升高
    • 3.物体温度升高，一定吸收了热量
    • 4.物体内能增加，一定是外界对物体做了功
    • 5.温度高的物体内能一定比温度低的物体大。
    • 6.物体温度升高，内能一定增大。
    • 7.1kg 0℃的水内能比1kg 0℃的水蒸气大。
    • 8.温度低于0℃的物体由于温度太低，不具有内能
• 比热容
  • 实验：比较不同物质的吸热能力
    • 控制变量的应用：
      • 物质种类不同(水和食用油）
    • 转换法的应用：通过加热时间代表吸收热量
    • 比较方法：
      • 加热相同时间，比较升高温度
      • 升高相同温度，比较加热时间
    • 记忆方法：
      • 利用海边沙子和水温度差异变化来记忆
  • 比热容
    • 表示物质的吸热能力
      • 比如水的比热容大，即代表水的吸热能力强
    • 公式：
      • c——物体的比热容——单位J/（kg•℃）；
      • m——物体的质量——单位kg；
      • ——温度变化量——单位℃
    • 单位：
      • J/（kg•℃）
    • 水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）
      • 物理意义：
      • 1千克水，温度升高（或者降低）1℃，吸收（或者放出）的热量是4.2×103J
    • 水的比热容大
  • 热量的计算
    • Q=cm△t
  • 水的比热容较大的应用（见课本P83）
    • 作取暖剂
    • 作冷却剂
• 热机
  • 定义：
    • 内能转化为机械能的机械
  • 内燃机
    • 汽油机
      • 主要结构：
        • 进气门
        • 排气门
        • 火花塞
        • 活塞，连杆，曲轴，飞轮
      • 冲程
        • 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭
        • 压缩冲程：活塞向上运动，压缩燃料混合物
          • 机械能转化为内能
        • 做功冲程：火花塞点火，燃料燃烧，活塞向下运动，带动曲轴运动
          • 内能转化为机械能
        • 排气冲程：排气门打开，进气门关闭
      • 工作过程中能量的转化：
        • ①压缩冲程：机械能→内能
        • ②做功冲程：内能→机械能
      • 一个工作循环中有4个冲程，活塞往复2次，曲轴（飞轮）转2周，对外做功1次
    • 柴油机
      • 汽油机和柴油机的相同点：
        • 都是4冲程内燃机
      • 汽油机和柴油机的不同点：
        • 构 造
          • 汽油机：火花塞
          • 柴油机：喷油嘴
        • 燃料
          • 汽油机：汽油
          • 柴油机：柴油
        • 吸入气体
          • 汽油机：汽油和空气的混合物
          • 柴油机：空气
        • 点火方式
          • 汽油机：点燃式
          • 柴油机：压燃式
    • 柴油机相较于汽油机效率高
  • 燃料的热值及其计算
    • 热值
      • 符号：q
      • 单位：
        • 焦/千克（J/kg）
        • 单位：焦/立方米（J/m³）
      • 物理意义：如木炭的热值为
        • 1kg的木炭完全燃烧放出的热量为
    • 相关计算公式
    • 热值是燃料的一种属性，与燃料的种类有关
  • 热机的效率
    • 定义：
      • 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比
    • 计算公式：
      • （烧水）
    • 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1
    • 在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多
• 能量的转化和守恒
  • 概念：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量不变。