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内能与热量
基本概念
分子热运动
物质是由分子、原子构成的。
一切物质的分子都在不停地做无规则的热运动：
- 扩散现象：不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象
- 扩散说明：分子在不停地运动，分子间有间隙
- 温度越高，扩散越快，分子热运动越剧烈
分子间的作用力：
- 分子间存在相互作用的引力和斥力
- 引力和斥力同时存在
- 当分子间距很小时，表现为斥力；距离稍大时，表现为引力
内能
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
一切物体，不论温度高低，都具有内能。
影响内能大小的因素：
- 温度：同一物体，温度越高，内能越大
- 质量：温度相同，同种物质，质量越大，内能越大
- 状态：同质量同温度的冰比水内能小
改变内能的两种方法：
- 做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，内能减少
- 热传递：热量从高温物体传到低温物体，或从同一物体的高温部分传到低温部分
- 做功和热传递在改变物体内能上是等效的
热量
在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。
- 符号：Q
- 单位：焦耳（J）
物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。
注意：热量是过程量，不能说"含有"热量，只能说"吸收"或"放出"。
比热容
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，叫做这种物质的比热容。
- 符号：c
- 单位：J/(kg·℃)
比热容是物质的一种特性，只与物质种类和状态有关，与质量、温度无关。
水的比热容最大：c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)
物理意义：1 kg的水温度升高（或降低）1℃ 吸收（或放出）的热量是 4.2×10³ J。
热量计算公式：
- 吸热：Q吸 = cm(t - t0)
- 放热：Q放 = cm(t0 - t)
其中：
- c：比热容
- m：质量
- t0：初温
- t：末温
热机
利用内能做功的机械叫做热机。
内燃机是最常见的热机，分为汽油机和柴油机。
四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程：
- 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入混合气体（汽油机吸入汽油和空气，柴油机吸入空气）
- 压缩冲程：两个气门都关闭，活塞向上运动，压缩气体，机械能转化为内能
- 做功冲程：两个气门都关闭，火花塞点火（柴油机是压燃式），燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动，内能转化为机械能，对外做功
- 排气冲程：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，排出废气
一个工作循环，完成四个冲程，活塞往复运动2次，飞轮转2周，对外做功1次。
热值：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。
- 符号：q
- 单位：J/kg（气体热值单位：J/m³）
- 公式：Q放 = mq（或Q放 = Vq）
热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关。
热机效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。
- η = W有用 / Q总 × 100%
- 热机效率总是小于1
能量守恒定律
能量既不会凭空消灭，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，在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
练习题
基础题
- 一切物质的分子都在不停地做___运动，温度越高，分子运动越___。
- 改变内能的两种方式是___和___。
- 比热容是物质的一种___，水的比热容是___。
- 吸热计算公式是___，放热计算公式是___。
- 四冲程汽油机一个工作循环，飞轮转___周，对外做功___次。
中考题
关于扩散现象，下列说法正确的是（ ） A. 只有气体才会发生扩散 B. 扩散现象说明分子间有斥力 C. 温度越高，扩散越快 D. 固体不会发生扩散
关于内能，下列说法正确的是（ ） A. 0℃的冰块内能为零 B. 温度高的物体，内能一定大 C. 物体内能增加，温度一定升高 D. 一切物体都有内能
下列事例中，通过做功改变物体内能的是（ ） A. 冬天晒太阳觉得暖和 B. 用煤气炉烧水 C. 对手哈气手变暖 D. 搓手取暖
关于比热容，下列说法正确的是（ ） A. 比热容与物体吸收的热量有关 B. 比热容与物体的温度变化有关 C. 比热容是物质的特性，与质量无关 D. 水的比热容比沙石小
四冲程汽油机在做功冲程中，能量转化情况是（ ） A. 机械能转化为内能 B. 内能转化为机械能 C. 化学能转化为内能 D. 内能转化为化学能
拓展提高
质量为的水，温度从20℃升高到100℃，需要吸收多少热量？[c_{\text{水}} = 4.2 \times 10^3\ \text{J}/(\text{kg}·℃)]
完全燃烧的汽油，放出多少热量？（汽油热值）
质量为的煤油，温度从80℃降低到20℃，放出多少热量？[c_{\text{煤油}} = 2.1 \times 10^3\ \text{J}/(\text{kg}·℃)]
为什么沿海地区昼夜温差比内陆地区小？用比热容知识解释。
根据能量守恒定律，为什么还要节约能源？