内能和内能的利用

这是一篇关于初三 热学第13、14章内能和内能的利用的思维导图，本图知识梳理清楚，非常实用，值得收藏。

热学

• 第十三章 内能
  • 第一节 分子热运动
    • 物质的构成
      • 常见的物质由极其微小的粒子——分子、原子构成的
      • 分子
        • 分子很多
          • 18g水有 6.02×10^23个分子
        • 分子很小
          • 单个小分子 V=3×10^(-29) m^3
            • r~10^(-10) m=1Å
        • 分子紧密堆积
        • 分子有间隙
          • 水（V1）和酒精（V2）混合 V总＜V1＋V2
    • 分子热运动
      • 扩散
        • 不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象
        • 表明：①分子在不停地做热运动②分子间存在空隙
        • 气体扩散的最快，固体最慢
      • 分子的热运动
        • 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动
        • 分子运动越剧烈，物体温度越高
      • 分子平均动能
        • E_k=1/2 mv^2
          • E_k=3/2 kT
        • T越高，Ek越大，v越大，热运动越剧烈
    • 分子间的作用力
      • 分子之间有引力
        • 固体难于拉伸
      • 分子之间有斥力
        • 固（液）体难于压缩
      • 分子力是引力和斥力的合力
      • 若r为分之间距离 r0为平衡距离
        • 当0＜r＜r0 F引＜F斥 分子力表现为斥力
        • 当r=r0 F引=F斥 分子力F=0
        • 当r＞r0 F引＞F斥 分子力表现为引力
        • 当r≫r0 F引≈0 F斥≈0 分子力≈0
      • 分子动理论
        • 常见的物质由大量的分子、原子构成的
        • 物质内的分子在不停地做热运动
        • 分子之间存在引力和斥力
      • 物质三态
        • 气体
          • 分子间距r≫r0 分子力≈0
            • 能量最大，温度相同时，振幅最大
        • 固体
          • 分子在平衡位置附近振动
            • 温度越高，振幅越大
        • 液体
          • 分子在可移动的平衡位置附近移动
  • 第二节 内能
    • 内能
      • 分子平均动能 Ek
        • E_k=1/2 mv^2
          • E_k=3/2 kT
        • 取决于温度
      • 分子势能 Ep
        • 与分子间距r有关
      • 内能（物体内做无规则热运动的分子动能和分子势能的总称）
        • 一切物体都具有内能
        • 单位
          • 焦耳（J）
        • 温度降低时内能减少，温度升高使内能增加
        • 物体吸热内能增加，放出热量内能减少
    • 物体内能的改变
      • 做功改变内能
        • 摩擦生热、压燃实验
          • 空气被压缩时内能增大——压燃实验 原因：活塞压缩气体做功，使空气内能增大，温度升高，达到棉花的燃点  空气推动塞子时，内能减少 原因：气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，发生液化 
        • 实质
          • 机械能与内能相互转化
      • 热传递改变内能
        • 形式
          • 对流
            • 烧水、采暖、龙卷风
          • 传导（热传导）
            • 微观：分子的碰撞
          • 热辐射（球面模型）
            • 无线电、紫外线、可见光
        • 实质
          • 物体间内能的转移（能的形式不变）
        • 热量（Q）
          • 单位
            • 焦耳
          • 热传递过程中转移的内能得多少
            • （自发的）热传递，热量从高温物体传向低温物体
      • 做功与热传递在改变物体内能上是等效的
  • 第三节 比热容
    • 比热容（c）
      • 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
      • 单位
        • 焦每千克 J ⁄（kg ∙℃）
      • 定义式
        • c=Q/m∆t
          • 比热容是反应物质的性质的物理量，与Q，m，∆t无关
          • 物理意义
            • 质量为1kg的水，温度升高（降低）1℃，吸收（放出）的热量为4.2×10^3 J
          • 水的比热容更大
            • 调节温度（海洋比陆地温度小）
      • 不同的物质比热容一般不同
      • 质量相同的不同物质，当吸收或放出同样热量时，比热容大的物质温度变化较小
    • 热量的计算
      • Q=cm∆t
      • Q吸=cm（t-t0）
      • Q放=cm（t0-t）
• 第十四章 内能的利用
  • 第一节 热机
    • 内能的利用
      • 内能的来源
        • 燃料
          • 固体
            • 煤、木头、植物秸秆
          • 液体
            • 汽油、柴油、酒精
          • 气体
            • 天然气、煤气
      • 利用
        • 利用内能加热
          • 电烤箱、微波炉
        • 利用内能做功
          • 热机
    • 热机
      • 现象：塞子受到水蒸汽的压力而冲出去 原因：燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸汽，水蒸汽对塞子做功，水蒸汽的内能转化为塞子的动能 
      • 利用内能做功的机械
      • 内燃机（燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机）
        • 汽油机
        • 柴油机
    • 汽油机与柴油机
      • 构造
        • 气缸、火花塞（喷油嘴）、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆
      • 工作原理
        • 汽油在气缸里燃烧时生成高温高压燃气，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动
      • 冲程
        • 活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程
        • 汽油机与柴油机的四个冲程
      • 汽油机与柴油机的区别
  • 第二节 热机的效率
    • 燃料的热值（q）
      • 某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量之比
      • 单位
        • 焦每千克（J/kg）
        • 气态（J/m^3）
      • Q=mq
    • 热机的效率
      • 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值
        • η=Q_有用/Q_总
      • 热机效率
        • 内燃机中燃料是在汽缸内部燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧的比较完全，所以内燃机的效率比蒸汽机的高
        • 蒸汽机
          • 6%-15%
        • 内燃机
          • 汽油机
            • 20%-30%
          • 柴油机
            • 30%-45%
      • 热机效率η＜1
        • 燃烧不充分
        • 废气散热、机壳散热
        • ……
  • 第三节 能量转化和守恒
    • 能量的转化
      • 在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的
    • 能量守恒定律
      • 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
      • 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一