第31讲内能 核能 能量的转化与守恒 浙江专用 内能 1 内能 物体内部 所具有的能 叫做物体的内能 物体在任何情况下都有内能 因为物体内部分子永不停息地运动着 物体的内能是无条件地存在着的 无论是高温的铁水 还是寒冷的冰块 都具有内能 注意 影响物体内能大小的因素 温度 质量 材料 存在状态 2 内能的改变 1 做功 外界对物体做功 内能 物体对外做功 内能 实质是 和 能之间的转化 2 热传递 物体吸收热量 内能 放出热量 内能 实质是能量的 大量粒子做热运动 增加 减少 内能 其他形式 增加 减少 转移 例1 2016 邵阳 下列实例中 属于内能转化为机械能的是 A 冬天 人们常常搓手取暖B 烧开水时 水蒸气将壶盖顶起C 钻木取火D 用打气筒给篮球打气时筒壁温度升高 分析 A 冬天搓手后会变暖和 是摩擦生热 将机械能转化为内能 B 烧开水时 水蒸气将壶盖顶起 是气体对外做功 将自身的内能转化为机械能 C 钻木取火 属于克服摩擦做功 将机械能转化为内能 使物体的内能增加 温度升高 D 打气筒给篮球打气时筒壁温度升高 是活塞压缩气体做功 将机械能转化为内能 B 1 2016 成都 小李喜欢喝咖啡 冲调咖啡时总能闻到浓浓的香味 以下关于咖啡的说法不正确的是 A 咖啡在变冷的过程中 内能不断增加B 咖啡在变冷的过程中 以热传递的方式改变了内能C 咖啡香飘四溢是扩散现象 说明分子在运动D 咖啡温度越高 分子的热运动越剧烈 A 比热容 1 比热容 1 比热容定义 单位质量的某种物质温度升高 或降低 1 时吸收 或放出 的热量 2 物理意义 表示物体吸热或放热的本领的物理量 3 比热容是物质的一种特性 大小与物体的种类 状态有关 与质量 体积 温度 密度 吸热 放热 形状等无关 2 热量 1 公式 Q Q吸 Q放 2 热平衡方程 不计热损失 Q吸 Q放 cm t cm t t0 cm t0 t 例2 2016 南京 根据表中的数据 下列判断正确的是 一些物质的比热容 J kg D A 不同物质的比热容不可能相同B 在阳光照射下 干泥土比湿泥土升温慢C 因为水的比热容较大 所以沿海地区比内陆地昼夜温差大D 质量相等的铝块和铜块升高相同的温度 铝块吸收的热量多 分析 A 不同种物质比热容可能相同 如煤油和冰的比热容相同 此选项错误 B 水的比热容较大 所以湿泥土的比热容比干泥土要大一些 在阳光照射下 由公式 t Q cm可知 干泥土温度升高得更快 此选项错误 C 沿海地区水多 内陆地区水少 沙石多 因为水的比热容较大 白天 相同质量的水和沙石比较 吸收相同的热量 水的温度升高的少 夜晚 放出相同的热量 水的温度降低的少 使得沿海地区昼夜的温差小 此选项错误 D 质量相等的铝块和铜块 升高相同的温度 由于铝的比热容比铜的比热容大 根据吸热公式Q cm t可判断 铝块吸收的热量多 此选项正确 2 关于比热容的概念 下列说法错误的是 A 单位质量的某种物质 温度升高1 所吸收的热量 叫做这种物质的比热容B 单位质量的某种物质 温度降低1 所放出的热量 叫做这种物质的比热容C 某种物质吸收或放出的热量越多 比热容也越大 比热容与热量有关D 各种物质都有自己的比热容 它是物质的特性之一 C 热机 热值 1 热机 1 汽油机的一个工作循环共有 四个冲程 其中 冲程是燃料对外做功的过程 2 在汽油机的压缩冲程中 能转化为 能 在做功冲程中 能转化为 能 3 在汽油机的一个工作循环中 活塞往复运动 次 曲轴转动 周 对外做功 次 4 用来做 的那部分能量与 放出的能量之比叫做热机效率 吸气 压缩 做功 排气 做功 机械 内 内 机械 2 2 1 有用功 燃料完全燃烧 注意 关于热值的理解 对于热值的概念要注意理解三个关键词 1kg 某种燃料 完全燃烧 1kg 是针对燃料的质量而言 如果燃料的质量不是1kg 那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值 某种燃料 说明热值与燃料的种类有关 完全燃烧 表明要完全烧尽 否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性 同时反映出不同燃料燃烧过程中 化学能转变成内能的本领大小 也就是说 它是燃料本身的一种特性 只与燃料的种类有关 与燃料的形态 质量 体积等均无关 例3 2015 温州 如图是四冲程内燃机的某一冲程示意图 该冲程是 A 吸气冲程B 压缩冲程C 做功冲程D 排气冲程 分析 判断冲程名称可用口诀 先看气门开关情 再看活塞上下行 开下吸气开上排 关上压缩关下功 进行分析 由图可知 两气门都关闭 活塞下行 汽缸容积变大 同时火花塞发出电火花 所以是做功冲程 C 3 2016 天门 如图是四冲程汽油机工作的四个冲程示意图 其中使汽车获得动力的冲程是 A 核能 1 获得核能的途径 和 2 重核裂变 较大的原子核在 轰击下分裂成2个 并释放出 的过程 3 链式反应 裂变过程释放出新的中子 这些中子若继续轰击 导致其他重核继续裂变 4 轻核聚变 在超高温度下 2个质量 的原子核结合成质量 的新核 同时释放出能量的过程 5 聚变需要很高的温度 所以也叫 反应 氢弹是根据 的原理制造的 6 核能的和平利用 核电站 1 工作流程 利用原子核裂变时产生的大量热量 使水变成水蒸气 推动汽轮机运转 再带动发电机发电 2 核电站中发生的能量转化 核能 内能 电能 裂变 聚变 质量 中子 新原子核 能量 其他重核 较小 较大 热核 聚变 机械能 例4 人类对核能的开发和利用不断取得新的进展 根据目前的科研水平 你认为以下关于原子弹和核电站的说法正确的是 A 核电站能控制裂变的反应速度B 原子弹对聚变的链式反应不加控制C 原子弹利用核裂变 核电站利用核聚变D 原子弹利用核聚变 核电站利用核裂变 分析 原子弹及核电站都是利用了重核的裂变 但原子弹是让核能瞬间释放 不加以控制 而核电站通过控制中子来控制反应速度 从而使能量缓慢释放 A B 能的转化和守恒定律 1 能量的转化和守恒定律 能量既不会 也不会凭空产生 它只会从 转化为 或从 转移到 而能的总量 它是自然界最普遍 最重要的基本定律之一 是人们认识自然和改造自然的重要科学依据 2 永动机 违背了 定律 所以不可能成功 3 能量转化和转移具有一定的 例如煤炭可以通过燃烧将 转化成 但不可能将内能自发地转化成化学能储藏起来 又如内能自发的转移的方向是从 物体到 物体 不能相反 凭空消灭 一种形式 另一种形式 一个物体 另一个物体 保持不变 能量的转化和守恒 方向性 化学能 内能 高温 低温 例5 各种形式的能量都不是孤立的 它们可以在一定条件下发生转化 且能量的转化是有方向的 下面几幅图按能量转化的顺序 排列正确的是 C 树林 太阳 燃煤电厂 空调A B C D 分析 各种形式的能量都不是孤立的 它们可以在一定条件下发生转化 且能量的转化是有方向性的 地球上所有能量直接或间接来自于太阳能 所以上图能量的转化顺序为 太阳 树林 燃煤电厂 空调 5 2016 泰州 汽车刹车的过程 伴随着能量从机械能转化为内能 内能散失到空气中 此过程能量的总和 选填 增大 不变 或 缩小 散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动骑车 这是因为能量的转移和转化具有 性 不变 方向 1 2016 无锡 关于温度 热量和内能 下列说法正确的是 A 物体的温度升高 内能增大B 物体的温度越高 所含的热量越多C 物体内能增大 一定从外界吸收热量D 物体的温度不变 其内能就一定不变 解析 A 物体温度升高 分子运动加剧 所以内能增加 故A正确 B 热量是一个过程量 不能用含有 具有等来修饰 故B错误 C 物体内能增大可能是吸收了热量 也可能是外界对它做了功 故C错误 D 物体的温度不变 其内能可能不变 也可能增加 如晶体熔化时 吸热但温度不变 内能增加 故D错误 A 2 2016 黑龙江 下列事件中在改变物体内能的方式上与其他三项不同的是 C A 搓手取暖B 玩滑梯 臀部发热 C 放大镜聚光烤焦纸片D 压缩空气 3 2016 自贡 下面是小明同学 物理学习笔记 中的摘录 其中错误的是 A 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的B 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的C 热量总是自发地从温度低的物体向温度高的物体传递D 燃料的热值与燃料的总质量没有关系 C 4 2016 巴中 下列是一些物质的比热容 根据表中的数据 下列判断正确的是 B A 1kg铝的比热容是2kg铝的比热容的1 2B 工厂里冷却塔大多用水作为冷却剂是利用水的比热容大的特性C 物质的比热容与物质的状态无关D 质量相等的水和煤油吸收相同的热量 水的温度变化较大 解析 A 比热容是物质本身的一种特性 与物质的种类有关 与物质的质量无关 所以1kg铝的比热容和2kg铝的比热容相同 此选项错误 B 在所有物质中 水的比热容最大 相同质量的水和其他液体 升高相同的温度时 由Q吸 cm t知 水吸收的热量最多 所以冷却塔大多用水作为冷却剂 此选项正确 C 分析表中数据可知 水和冰是水的两种状态 比热容是不同的 说明比热容与物质状态有关 此选项错误 D 分析表中数据可知c水 c煤油 质量相同的水和煤油吸收相同的热量时 根据 t Q cm知 水的温度变化较小 此选项错误 5 2016 娄底 下列说法中正确的是 A 原子核在常温下就能发生轻核的聚变B 太阳的能量来自大量的氖核的裂变C 核电站内的核反应堆是可控制的铀核裂变D 煤 石油 天然气都属于可再生资源6 2016 营口 我国用长征火箭发射 嫦娥 系列卫星 火箭发射升空时 燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能 再转换为火箭的 能 火箭的燃料使用液态氢 主要是因为它的 大 嫦娥 卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射 卫星表面的温度会急剧下降 这是通过 的方式改变物体的内能 C 机械 热值 热传递 7 2016 日照 1kg铀全部裂变 释放的能量不低于2000t煤完全燃烧时释放的能量 已知煤的热值为3 0 107J kg 那么1 2kg铀全部裂变 释放的能量至少为 J 8 2016 陕西 图示为 长征六号 运载火箭 它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机 1 煤油燃烧过程中 其热值大小 2 火箭起飞时 煤油燃烧产生大量高温高压的燃气 燃气对火箭的推力达1 2 106N 这个力可举起质量为 t的物体 g取10N kg 3 燃气对火箭做功 燃气的内能会 选填 增大 减小 或 不变 7 2 1013 不变 120 减小 9 2016 福建 天然气是一种热值高 污染小的清洁能源 2016年三明市迎来了天然气时代 完全燃烧0 035m3的天然气放出多少焦的热量 若这些热量完全被水吸收 能使多少千克的水温度升高50 水的比热容c 4 2 103J kg 天然气的热值取q 4 107J m3