熱學(xué)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 九年級(jí) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


中考物理總復(fù)習(xí)教案:熱學(xué)
復(fù)習(xí)目標(biāo)


  1.溫度:物體的冷熱程度。
  2.溫度計(jì):準(zhǔn)確地測(cè)量或判斷物體溫度的儀器,常用溫度計(jì)是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的。
  3.物態(tài):物質(zhì)存在的狀態(tài)。常見(jiàn)的物態(tài)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。
  4.物態(tài)變化:物態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化。物態(tài)變化需要一定的條且發(fā)生吸熱、放熱等現(xiàn)象。
 
  1.分子理論的初步知識(shí):物質(zhì)由分子組成,分子之間有相互作用,分子之間有空隙,分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
  2.內(nèi)能:物體內(nèi)部大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能和分子的勢(shì)能的總和。
  3.熱量:在熱傳遞過(guò)程中所傳遞的能量。熱量的單位是焦(耳)。
  4.比熱(容):?jiǎn)挝毁|(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1℃吸收的熱量。比熱的單位是焦/(千克•℃)
  5.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律:能既不會(huì)消失,也不會(huì)創(chuàng)生,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能的總量保持不變。
  6.燃料的燃燒值:1千克某種物質(zhì)完全燃燒放出的熱量,燃燒值的單位是焦/千克。
  7.內(nèi)能的利用:加熱物體和做功。
  8.熱機(jī):利用內(nèi)能做功的機(jī)器。熱機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。包括內(nèi)燃機(jī)、火箭等幾種。
  9.熱機(jī)效率:用做功的那部分能量與燃料完全燃燒放出能量之比。
一、熱現(xiàn)象
  1.溫度的測(cè)量
  (1)要測(cè)量溫度,首先要建立溫標(biāo),溫標(biāo)是根據(jù)物體的某些物理性質(zhì)建立的,而物體這些物理性質(zhì)隨溫度變化而變化。人們就得用這些性質(zhì)的變化制成不同的溫度計(jì)量測(cè)量溫度。
  (2)攝氏溫標(biāo)(以前也稱百分溫標(biāo))是將1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,冰、水混合的溫度定為零度;水沸騰的溫度定為100度,在零度和100度之間等分100份,每份叫做1度。攝氏溫標(biāo)用“度”作單位,記作℃ 。在0℃以下和100℃以上的溫度用1℃間隔的同樣大小向外擴(kuò)展,在0℃以下溫度記為負(fù)值。
  水銀溫度計(jì)的主要部分是一根內(nèi)徑很細(xì)而均勻的玻璃管,管的下端是一個(gè)玻璃泡,在管和泡里有適量水銀,當(dāng)溫度變化時(shí),由于熱脹冷縮,管內(nèi)水銀面的位置就隨著改變,從水銀面到達(dá)的刻度就可以讀出溫度。
  (3)使用溫度計(jì)時(shí)要注意:
 、俨辉试S超出它所標(biāo)度的測(cè)量范圍,否則溫度計(jì)將被損壞。例如;不能使用醫(yī)用溫度計(jì)測(cè)量開(kāi)水的溫度。
 、谠谧x數(shù)過(guò)程中,視線要垂直溫度計(jì)。溫度計(jì)不要離開(kāi)被測(cè)物質(zhì)(醫(yī)用溫度計(jì)除外)。待示數(shù)穩(wěn)定后再讀。
  ③不要把溫度計(jì)當(dāng)作攪拌器使用。
 、茚t(yī)用溫度計(jì)從構(gòu)造上看,在水銀泡上一段管子非常細(xì),水銀受熱膨脹通過(guò)細(xì)點(diǎn)處上升,體溫計(jì)離開(kāi)人體后水銀變冷收縮,從細(xì)點(diǎn)處斷開(kāi),故醫(yī)用溫度計(jì)離開(kāi)人體后仍指示測(cè)量人體時(shí)的最高體溫。要打算重測(cè)時(shí)需先用力將水銀甩回泡內(nèi)。
  (4)熱力學(xué)溫度T和攝氏溫度t的關(guān)系是:T=t+273。
  2.晶體與非晶體熔解的情況是不相同的。晶體熔解時(shí)保持溫度不變,這個(gè)溫度叫熔點(diǎn);非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),當(dāng)然只有能凝固成晶體的液體才有一定的凝固點(diǎn),熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)是相同的。
  熔點(diǎn)隨外界壓強(qiáng)的變化而改變。
  晶體在熔解過(guò)程中雖然繼續(xù)吸收熱量,但是溫度并不升高。
  液體凝固成晶體的過(guò)程正好相反。在凝固時(shí)放出的熱量等于熔解時(shí)吸收的熱量。
  3.蒸發(fā)與沸騰都是汽化現(xiàn)象,蒸發(fā)是液體表面的在任何溫度下進(jìn)行的汽化現(xiàn)象,而沸騰是在特定溫度下,液體內(nèi)部和表面同時(shí)汽化的現(xiàn)象。
  液體沸騰時(shí)大量汽化,溫度保持不變,這個(gè)溫度叫做沸點(diǎn),沸點(diǎn)與外界的壓強(qiáng)有關(guān),例如大氣壓的值越大,沸點(diǎn)也越高;大氣的值越小,沸點(diǎn)也越低。
  4.固體不經(jīng)過(guò)液體而直接化成蒸氣的過(guò)程叫做升華。與這相反的過(guò)程叫做凝華。
  固體升華也要吸收熱量,氣體凝華也要放出熱量。
  5.許多物質(zhì),或因本身的溫度起了變化,或因它所受外界的影響而壓強(qiáng)起了變化,或因兩者同時(shí)起了變化,那么物質(zhì)內(nèi)部分子的聚集狀態(tài)有時(shí)就要相應(yīng)地起變化,由于分子的聚集狀態(tài)不同,物質(zhì)就有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種不同的狀態(tài)。
  6.幾個(gè)溫度不同的物體相接觸或混合在一起,高溫物體要放出熱量,溫度降低,低溫物體要吸收熱量,溫度升高,當(dāng)達(dá)到相同溫度時(shí),熱交換停止進(jìn)行。
  在熱交換過(guò)程中,高溫物體放出的熱量等于低溫物體所吸收的熱量。
  即:Q放=Q吸稱為熱平衡方程。
  熱平衡方程實(shí)際上就是反映熱交換過(guò)程中能量是守恒的。
  一般地說(shuō),物體總是不斷地與周圍其它物體進(jìn)行熱交換,因此其溫度在相應(yīng)地變化著,但是在局部范圍內(nèi),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的熱交換后,物體的溫度可以達(dá)到相同。(即沒(méi)有溫度差),而保持相對(duì)穩(wěn)定。這種狀態(tài)叫做熱平衡狀態(tài)。
  應(yīng)用熱平衡方程解題時(shí)注意:
  (1)首先要弄清楚參與熱交換物體的初溫必須不同。高溫物體降低溫度放出熱量,低溫物體吸收熱量升高溫度,直至參與熱交換物體溫度相同為止。
  (2)應(yīng)用熱平衡方程式求出未知量,計(jì)算時(shí)注意方程式兩邊比熱和質(zhì)量的單位必須統(tǒng)一。
  (3)對(duì)于兩種以上初溫不同的物體進(jìn)行熱交換時(shí),它們混合后的末溫可以假設(shè)在某些溫度之間的某一溫度(不包括已知溫度),根據(jù)這個(gè)假設(shè)確定吸熱、放熱物體列出方程,解之。
  7.在沒(méi)有物態(tài)變化的情況下,熱量的計(jì)算是:
  Q=cm(t2-t1)
  式中(t2-t1)是熱傳遞過(guò)程中末溫度與初溫度之差,但是熱量Q不能理解為物體在末溫度時(shí)的熱量與初溫度時(shí)的熱量之差。因?yàn)橛?jì)算物體在某一溫度下所具有的熱量是沒(méi)有意義的。正確的理解是熱量Q是末溫度時(shí)的物體的內(nèi)能與初溫度時(shí)物體的內(nèi)能之差。

二、分子動(dòng)理論 內(nèi)能
  1.做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
  (1)做功可以改變物體的內(nèi)能!肮Α笔悄芰哭D(zhuǎn)換多少的量度。做功,實(shí)際上是能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程。把一種形式的能轉(zhuǎn)換成另一種形式的能必須通過(guò)做功完成。
  (2)熱傳遞可以改變物體內(nèi)能。當(dāng)物體間存在溫度差時(shí),通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的方式可以使高溫物體的溫度降低,而低溫物體的溫度升高,直至兩個(gè)物體的溫度相同為止。這樣的過(guò)程叫作熱傳遞。在熱傳遞過(guò)程中,高溫物體內(nèi)能減少,而低溫物體內(nèi)能增加。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,使物體的內(nèi)能發(fā)生了變化。
  2.固、液、氣分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):
  (1)固體分子間的距離非常小,相互作用力很大,其分子只能在平衡位置附近作范圍很小的無(wú)規(guī)則振動(dòng)。因此固體不但具有一定的體積,還具有一定的形狀。
  (2)液體分子間的距離比較小,相互作用力也相當(dāng)大,但與固體分子相比,液體分子可以在平衡位置附近作范圍較大的無(wú)規(guī)則振動(dòng),而且液體分子的平衡位置不是固定的而是在不斷地移動(dòng)。因而液體雖然具有一定的體積,卻沒(méi)有固定的形狀。
  (3)氣體分子間距離很大,彼此間的作用力極為微小,其分子除了在與其他分子間或器壁碰撞時(shí)有相互作用外是不受其他作用力的。所以氣體沒(méi)有一定的體積,也沒(méi)有一定的形狀,總是充滿整個(gè)容器。
  3.內(nèi)能是大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。
  單個(gè)分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能不叫內(nèi)能;大量的分子的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能也不叫內(nèi)能。內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能量。
  同一物體,內(nèi)能的多少可以從它的溫度高低反映出,溫度高時(shí)具有的內(nèi)能多,溫度低時(shí)具有內(nèi)能少。但是不同的物體溫度的高低并不直接表示具有內(nèi)能的多少,因此在傳遞中,熱量是從高溫物體傳遞到低溫物體、而不是從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體。
  4.熱機(jī)的共同特點(diǎn)是:燃料燃燒釋放內(nèi)能,這些內(nèi)能又傳遞給工作物質(zhì)��水蒸氣或燃?xì);工作物質(zhì)獲得內(nèi)能后,膨脹做功,把一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時(shí)自己的內(nèi)能減少,溫度降低。熱機(jī)對(duì)環(huán)境的污染主要是排放廢氣和發(fā)出噪聲,所以熱機(jī)的改進(jìn)和進(jìn)一步研究,總是圍繞提高工作物質(zhì)的溫度,降低排出廢氣的溫度,消除煙塵,回收廢氣中的有毒物質(zhì)減少機(jī)械之間的摩擦以及結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。
  5.在汽油機(jī)工作時(shí),四個(gè)沖程是周而復(fù)始循環(huán)不停的,這四個(gè)沖程做一個(gè)工作循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)活塞往復(fù)兩次,曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)外做功(即內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)。
  6.利用燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置,叫做熱機(jī)。
  不管哪一種熱機(jī)都有三個(gè)基本部分;即發(fā)熱器、工作部分和冷凝器。
  內(nèi)燃機(jī)分汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種。
  內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程有四沖程和二沖程兩種。
  四沖程的內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程是由吸氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程組成的。汽油機(jī)里吸入氣缸里的是燃料混合氣體。燃燒是由火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃的,而柴油機(jī)里吸入氣缸里的是空氣,噴入氣缸的燃料在接觸溫度很高的熱空氣后燃燒。
  7.熱機(jī)的效率
  熱機(jī)輸出的有用功相當(dāng)?shù)臒崃縌有與熱機(jī)燃料完全燃燒所放出的熱量Q總的比叫做熱機(jī)的效率,用η表示。
 
                
  汽油機(jī)的效率可達(dá)25%~30%,柴油機(jī)的效率可達(dá)30%~40%。




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