| 三個外形、大小完全相同的圓球形物體,放入水中后松手,一個下沉,一個懸浮,一個上浮。在上浮物體沒有露出水面和下沉物體沒有到達(dá)水底之前,下列說法正確的是 |
A.上浮的物體受到浮力最大 B.下沉的物體受到浮力最大 C.懸浮的物體受到浮力最大 D.三個物體受到的浮力一樣大 |
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科目:初中物理 來源:1+1 輕巧奪冠·優(yōu)化訓(xùn)練 九年級物理 北京課改版 題型:048
閱讀與思考.
21世紀(jì)——核能時代21世紀(jì),能源問題是首先要解決的問題之一,隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的消耗量飛快地增長.從目前的消耗量計算,石油還能采50年,煤最多能采100多年.若全世界均按美國和加拿大的耗能水平(人均耗煤8.4噸/年)計算,即使人口增長率為零,地球上的煤也只能維持30多年,而石油和天然氣只能維持10幾年.
雖然地球上還有其他形式的能源,如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑺艿,但與煤和石油相比微不足道,不能滿足人類的需要.相比之下,核能是解決能源危機(jī)的一個最有效的途徑.核能是地球上儲量最豐富的能源.又是高度密集的能源.它的效率是驚人的,1 kg核燃料所釋放的能量相當(dāng)于2 500 t煤或2 000 t石油.而且,核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,它有其無法取代的優(yōu)點(diǎn).首先,是地球上核燃料資源儲量豐富,已探明的礦至少有460萬噸,可供人類使用200多年;其次,核能發(fā)電比較經(jīng)濟(jì),總的算起來,核電廠的發(fā)電成本要比火電廠低15%~50%;第三,核電是清潔的能源,有利于保護(hù)環(huán)境.
所以,21世紀(jì)是核能發(fā)電的大發(fā)展時期.氫是一種很有前途的新的“二次能源”.液態(tài)氫已被用來作為人造衛(wèi)星和宇宙飛船中的能源,但困難是不能大量制。湓蚴悄壳爸迫涞霓k法是以消耗其他能源為代價的.若利用核聚變反應(yīng)則非常有希望解決這一問題.因為海水中含有大量氫及其同位素氘和氚(據(jù)計算,一桶海水中能提取的氘的能量相當(dāng)于300桶汽油).若將海水中所有的氘的核能都釋放出來,它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年.
然而,實(shí)現(xiàn)持續(xù)的可控核聚變,難度非常大.核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾十億度,在這樣的高溫下,氘、氚混合燃料形成高溫等離子態(tài).這里有許多問題需要解決,如怎樣加熱到如此高的溫度?怎樣盛裝如此高溫度的等離子體?這就是如何約束的問題.
目前,世界各國已建造多種類型的試驗裝置200多臺.近年來,設(shè)在英國牛津附近的核聚變裝置完成了一項可控核聚變試驗.在圓形圈內(nèi),在2億攝氏度下,氘、氚氣體相遇成功爆炸,產(chǎn)生了200 kW的能量,試驗持續(xù)了幾分鐘.雖然這距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離,技術(shù)上也還有許多難題需要解決.但已露出勝利的曙光.預(yù)計到21世紀(jì)50年代前后能實(shí)現(xiàn)原型示范的可控聚變反應(yīng).
可見,下世紀(jì)一旦核聚變能被利用起來,將會使人類徹底擺脫能源危機(jī).我們設(shè)想,到那時,廉價的能源將使21世紀(jì)成為一個能量富足的時代,可生產(chǎn)出更豐富更新型的產(chǎn)品,而成本更為低廉.例如,可以從海洋中提取更多有用的元素,像金和鉑,到那時,其價值不再是金錢的象征.那么利用金和鉑耐腐蝕的優(yōu)良特性,來制造耐腐蝕的儲槽、閥門、管道等,可延長其使用壽命而不用頻繁更換.
此外,從海水中提取礦物質(zhì)的“核”工廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品——蒸餾水,也非常有用,可以通過管道將它們輸送到水源短缺的地方,實(shí)施龐大的灌溉計劃,改造農(nóng)田,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量還可以送入城市,用于取暖或作為熱源.核能除了發(fā)電之外,還可以用于煉鋼、推動動力機(jī)械、海水淡化處理、建筑物供熱采暖、空調(diào)制冷及熱水供應(yīng)等.
低溫核供熱反應(yīng)堆是一種既清潔、經(jīng)濟(jì)又安全的理想新熱源.建設(shè)一座20萬千瓦的供熱堆,每年消耗核燃料二氧化鈾僅1 t,它可以為500萬立方米的建筑物供暖.利用核能還可以對海水進(jìn)行淡化處理,以解決缺水問題.
法國已設(shè)計了一種輕小型反應(yīng)堆,功率為10~20萬千瓦,只有10個大氣壓的運(yùn)行壓力,比較安全.利用堆芯產(chǎn)生的熱量將海水加熱蒸餾,每天可生產(chǎn)8萬立方米淡水,可供15萬人飲用.
中子照相已成為一種新的無損檢驗方法,它可以彌補(bǔ)X射線和γ射線照相的不足之處,進(jìn)行一些它們鞭長莫及的工作.如可以檢驗手機(jī)、航天器、火箭等裝置內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)狀況和質(zhì)量,進(jìn)行考古文物內(nèi)部的無損檢驗等.
可以預(yù)計,21世紀(jì)是核能與核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用并取得重大發(fā)展的時代.除了現(xiàn)有的核醫(yī)學(xué)診斷治療技術(shù)之外,中子治療癌癥是比較有前途的方法之一.這是因為許多癌組織對硼有較好的吸收效果,同時硼又有吸收中子的能力,當(dāng)它被癌組織吸收后,經(jīng)中子輻照,硼-10變成鋰-7,并放出α粒子,α粒子的射線能量較高,可以更有效地殺死癌細(xì)胞.
例如,日本有一腦癌患者就是利用這種方法治療后,不僅痊愈了,而且還能駕駛卡車,簡直不可思議.在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,核能的利用將使其產(chǎn)生革命性的變革.核能艦船組成的遠(yuǎn)洋艦隊可以在水上游弋幾十年而不用補(bǔ)充燃料.如果將反應(yīng)堆做得足夠小,并解決防護(hù)問題,到那時,就能生產(chǎn)出核能汽車、核能坦克、核能火車、核能飛機(jī).
核能還可作為宇宙飛船的動力,到那時,人們可以到其他星系去旅游.21世紀(jì),人們可以對“老天爺”——天氣發(fā)號施令.人類將充分利用核能與大自然抗衡.到那時,不會因氣候和天氣情況影響飛機(jī)的起降,沒有飛機(jī)會因機(jī)場封凍而不能著陸,因為我們可設(shè)法在飛機(jī)水泥跑道下面安裝蒸氣管道.
不難預(yù)料,未來的世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異的時代,是人類學(xué)會和自然和諧相處的時代,是經(jīng)濟(jì)和文明繼續(xù)高速發(fā)展的時代,也是核能與核技術(shù)全方位應(yīng)用的新時代.未來的核能時代將成為人類歷史上最光彩奪目、最美好的時代.
(李士 中國科學(xué)院核分析開放實(shí)驗室)
(1)21世紀(jì)存在什么樣的能源危機(jī)?為什么說核能是解決能源危機(jī)的一個最有效的途徑?
(2)21世紀(jì),核能除了發(fā)電之外,還有哪些方面的應(yīng)用?
(3)人類社會現(xiàn)在所應(yīng)用的能源很多來自千百萬年前埋在地下的植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的化石能源(例如:石油、煤),如果有一天化石燃料枯竭了,你能否想出一些能替代這些化石能源的清潔能源.(至少寫出三種)
科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解
人教版第十六章 熱和能 復(fù)習(xí)提綱
一、分子熱運(yùn)動
1.物質(zhì)是由分子組成的。分子若看成球型,其直徑以10-10m來度量。
2.一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動。
①擴(kuò)散:不同物質(zhì)在相互接觸時,彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。
②擴(kuò)散現(xiàn)象說明:A、分子之間有間隙。B、分子在做不停的無規(guī)則的運(yùn)動。
、壅n本中的裝置下面放二氧化氮這樣做的目的是:防止二氧化氮擴(kuò)散被誤認(rèn)為是重力作用的結(jié)果。實(shí)驗現(xiàn)象:兩瓶氣體混合在一起顏色變得均勻,結(jié)論:氣體分子在不停地運(yùn)動。
、芄獭⒁、氣都可擴(kuò)散,擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)。
、莘肿舆\(yùn)動與物體運(yùn)動要區(qū)分開:擴(kuò)散、蒸發(fā)等是分子運(yùn)動的結(jié)果,而飛揚(yáng)的灰塵,液、氣體對流是物體運(yùn)動的結(jié)果。
3.分子間有相互作用的引力和斥力。
、佼(dāng)分子間的距離d=分子間平衡距離r,引力=斥力。
、冢洌迹驎r,引力<斥力,斥力起主要作用,固體和液體很難被壓縮是因為:分子之間的斥力起主要作用。
、郏洌荆驎r,引力>斥力,引力起主要作用。固體很難被拉斷,鋼筆寫字,膠水粘東西都是因為分子之間引力起主要作用。
、墚(dāng)d>10r時,分子之間作用力十分微弱,可忽略不計。
破鏡不能重圓的原因是:鏡塊間的距離遠(yuǎn)大于分子之間的作用力的作用范圍,鏡子不能因分子間作用力而結(jié)合在一起。
二、內(nèi)能
1.內(nèi)能:物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內(nèi)能。
2.物體在任何情況下都有內(nèi)能:既然物體內(nèi)部分子永不停息地運(yùn)動著和分子之間存在著相互作用,那么內(nèi)能是無條件的存在著。無論是高溫的鐵水,還是寒冷的冰塊。
3.影響物體內(nèi)能大小的因素:①溫度:在物體的質(zhì)量,材料、狀態(tài)相同時,溫度越高物體內(nèi)能越大;②質(zhì)量:在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時,物體的質(zhì)量越大,物體的內(nèi)能越大;③材料:在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時,物體的材料不同,物體的內(nèi)能可能不同;④存在狀態(tài):在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時,物體存在的狀態(tài)不同時,物體的內(nèi)能也可能不同。
4.內(nèi)能與機(jī)械能不同:
機(jī)械能是宏觀的,是物體作為一個整體運(yùn)動所具有的能量,它的大小與機(jī)械運(yùn)動有關(guān)。
內(nèi)能是微觀的,是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的能的總和。內(nèi)能大小與分子做無規(guī)則運(yùn)動快慢及分子作用有關(guān)。這種無規(guī)則運(yùn)動是分子在物體內(nèi)的運(yùn)動,而不是物體的整體運(yùn)動。
5.熱運(yùn)動:物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。
溫度越高擴(kuò)散越快。溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動的速度越大。
三、內(nèi)能的改變
1.內(nèi)能改變的外部表現(xiàn):
物體溫度升高(降低)──物體內(nèi)能增大(減。。
物體存在狀態(tài)改變(熔化、汽化、升華)──內(nèi)能改變。
反過來,不能說內(nèi)能改變必然導(dǎo)致溫度變化。(因為內(nèi)能的變化有多種因素決定)
2.改變內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。
A、做功改變物體的內(nèi)能:
、僮龉梢愿淖儍(nèi)能:對物體做功物體內(nèi)能會增加。物體對外做功物體內(nèi)能會減少。
②做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化。
③如果僅通過做功改變內(nèi)能,可以用做功多少度量內(nèi)能的改變大小。(W=△E)
、芙忉屖吕簣D15.2-5甲看到棉花燃燒起來了,這是因為活塞壓縮空氣做功,使空氣內(nèi)能增加,溫度升高,達(dá)到棉花燃點(diǎn)使棉花燃燒。鉆木取火:使木頭相互摩擦,人對木頭做功,使它的內(nèi)能增加,溫度升高,達(dá)到木頭的燃點(diǎn)而燃燒。圖15.2-5乙看到當(dāng)塞子跳起來時,容器中出現(xiàn)了霧,這是因為瓶內(nèi)空氣推動瓶塞對瓶塞做功,內(nèi)能減小,溫度降低,使水蒸氣液化凝成小水滴。
B、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。
、贌醾鬟f是熱量從高溫物體向低溫物體或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞的現(xiàn)象。
、跓醾鬟f的條件是有溫度差,傳遞方式是:傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞傳遞的是內(nèi)能(熱量),而不是溫度。
、蹮醾鬟f過程中,物體吸熱,溫度升高,內(nèi)能增加;放熱溫度降低,內(nèi)能減少。
、軣醾鬟f過程中,傳遞的能量的多少叫熱量,熱量的單位是焦耳。熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
C、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別:由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同,所以說做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同,前者能的形式發(fā)生了變化,后者能的形式不變。
D、溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別:
四、熱量
1.比熱容:⑴定義:單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃時吸收(放出)的熱量。
⑵物理意義:表示物體吸熱或放熱的本領(lǐng)的物理量。
、潜葻崛菔俏镔|(zhì)的一種特性,大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān),與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。
、人谋葻崛轂4.2×103J(kg·℃)表示:1kg的水溫度升高(降低)1℃吸收(放出)的熱量為4.2×103J。
、伤U{(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱,是因為水的比熱容大。
2.計算公式:Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)。
3.熱平衡方程:不計熱損失Q吸=Q放。
五、內(nèi)能的利用、熱機(jī)
。ㄒ唬﹥(nèi)能的獲得──燃料的燃燒
燃料燃燒:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
。ǘ嶂
1.定義:1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫做這種燃料的熱值。
2.單位:J/kg。
3.關(guān)于熱值的理解:
①對于熱值的概念,要注重理解三個關(guān)鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而言,如果燃料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料:說明熱值與燃料的種類有關(guān)。完全燃燒:表明要完全燒盡,否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。
、跓嶂捣从车氖悄撤N物質(zhì)的一種燃燒特性,同時反映出不同燃料燃燒過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小,也就是說,它是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。
3.公式:Q=mq(q為熱值)。
實(shí)際中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′聯(lián)合解題。
4.酒精的熱值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。
煤氣的熱值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。
5.火箭常用液態(tài)氫做燃料,是因為:液態(tài)氫的熱值大,體積小便于儲存和運(yùn)輸。
6.爐子的效率:
①定義:爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。
、诠剑害=Q有效/Q總=cm(t-t0)/qm′。
。ㄈ﹥(nèi)能的利用
1.內(nèi)能的利用方式:
、爬脙(nèi)能來加熱;從能的角度看,這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。
、评脙(nèi)能來做功;從能的角度看,這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
2.熱機(jī):定義:利用燃料的燃燒來做功的裝置。
能的轉(zhuǎn)化:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
蒸氣機(jī)──內(nèi)燃機(jī)──噴氣式發(fā)動機(jī)。
3.內(nèi)燃機(jī):將燃料燃燒移至機(jī)器內(nèi)部燃燒,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且利用內(nèi)能來做功的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)。它主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)。
4.內(nèi)燃機(jī)大概的工作過程:內(nèi)燃機(jī)的每一個工作循環(huán)分為四個階段:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段,吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的,而做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對外做功的沖程,是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另外壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
5.熱機(jī)的效率:熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。
公式:η=W有用/Q總=W有用/qm。
提高熱機(jī)效率的途徑:使燃料充分燃燒;盡量減小各種熱量損失;機(jī)件間保持良好的潤滑、減小摩擦。
6.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較:
|
| 汽油機(jī) | 柴油機(jī) |
不 同 點(diǎn) | 構(gòu)造: | 頂部有一個火花塞 | 頂部有一個噴油嘴 |
吸氣沖程 | 吸入汽油與空氣的混合氣體 | 吸入空氣 | |
點(diǎn)燃方式 | 點(diǎn)燃式 | 壓燃式 | |
效率 | 低 | 高 | |
應(yīng)用 | 小型汽車、摩托車 | 載重汽車、大型拖拉機(jī) | |
相同點(diǎn) | 沖程:活塞在往復(fù)運(yùn)動中從汽缸的一端運(yùn)動到另一端。 一個工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動2次,曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動2周,經(jīng)歷四個沖程,做功1次。 | ||
六、能量守恒定律
1.自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí),但在日常生活中我們也有所了解,如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能,跟光現(xiàn)象有關(guān)的光能,跟原子核的變化有關(guān)的核能,跟化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)能等。
2.在一定條件下,各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移(列舉學(xué)生所熟悉的事例,說明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移)。在熱傳遞過程中,高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運(yùn)動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球,甲球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過程中能量形式?jīng)]有變。
3.在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;在水力發(fā)電中,水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;在火力發(fā)電廠,燃料燃燒釋放的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化成電能;在核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能;電流通過電熱器時,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電流通過電動機(jī),電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
4.能量守恒定律:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
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人教版第十六章 熱和能 復(fù)習(xí)提綱
一、分子熱運(yùn)動
1.物質(zhì)是由分子組成的。分子若看成球型,其直徑以10-10m來度量。
2.一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動。
、贁U(kuò)散:不同物質(zhì)在相互接觸時,彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。
、跀U(kuò)散現(xiàn)象說明:A、分子之間有間隙。B、分子在做不停的無規(guī)則的運(yùn)動。
、壅n本中的裝置下面放二氧化氮這樣做的目的是:防止二氧化氮擴(kuò)散被誤認(rèn)為是重力作用的結(jié)果。實(shí)驗現(xiàn)象:兩瓶氣體混合在一起顏色變得均勻,結(jié)論:氣體分子在不停地運(yùn)動。
、芄、液、氣都可擴(kuò)散,擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)。
、莘肿舆\(yùn)動與物體運(yùn)動要區(qū)分開:擴(kuò)散、蒸發(fā)等是分子運(yùn)動的結(jié)果,而飛揚(yáng)的灰塵,液、氣體對流是物體運(yùn)動的結(jié)果。
3.分子間有相互作用的引力和斥力。
、佼(dāng)分子間的距離d=分子間平衡距離r,引力=斥力。
、冢洌迹驎r,引力<斥力,斥力起主要作用,固體和液體很難被壓縮是因為:分子之間的斥力起主要作用。
、郏洌荆驎r,引力>斥力,引力起主要作用。固體很難被拉斷,鋼筆寫字,膠水粘東西都是因為分子之間引力起主要作用。
、墚(dāng)d>10r時,分子之間作用力十分微弱,可忽略不計。
破鏡不能重圓的原因是:鏡塊間的距離遠(yuǎn)大于分子之間的作用力的作用范圍,鏡子不能因分子間作用力而結(jié)合在一起。
二、內(nèi)能
1.內(nèi)能:物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內(nèi)能。
2.物體在任何情況下都有內(nèi)能:既然物體內(nèi)部分子永不停息地運(yùn)動著和分子之間存在著相互作用,那么內(nèi)能是無條件的存在著。無論是高溫的鐵水,還是寒冷的冰塊。
3.影響物體內(nèi)能大小的因素:①溫度:在物體的質(zhì)量,材料、狀態(tài)相同時,溫度越高物體內(nèi)能越大;②質(zhì)量:在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時,物體的質(zhì)量越大,物體的內(nèi)能越大;③材料:在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時,物體的材料不同,物體的內(nèi)能可能不同;④存在狀態(tài):在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時,物體存在的狀態(tài)不同時,物體的內(nèi)能也可能不同。
4.內(nèi)能與機(jī)械能不同:
機(jī)械能是宏觀的,是物體作為一個整體運(yùn)動所具有的能量,它的大小與機(jī)械運(yùn)動有關(guān)。
內(nèi)能是微觀的,是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的能的總和。內(nèi)能大小與分子做無規(guī)則運(yùn)動快慢及分子作用有關(guān)。這種無規(guī)則運(yùn)動是分子在物體內(nèi)的運(yùn)動,而不是物體的整體運(yùn)動。
5.熱運(yùn)動:物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動叫做熱運(yùn)動。
溫度越高擴(kuò)散越快。溫度越高,分子無規(guī)則運(yùn)動的速度越大。
三、內(nèi)能的改變
1.內(nèi)能改變的外部表現(xiàn):
物體溫度升高(降低)──物體內(nèi)能增大(減小)。
物體存在狀態(tài)改變(熔化、汽化、升華)──內(nèi)能改變。
反過來,不能說內(nèi)能改變必然導(dǎo)致溫度變化。(因為內(nèi)能的變化有多種因素決定)
2.改變內(nèi)能的方法:做功和熱傳遞。
A、做功改變物體的內(nèi)能:
、僮龉梢愿淖儍(nèi)能:對物體做功物體內(nèi)能會增加。物體對外做功物體內(nèi)能會減少。
、谧龉Ω淖儍(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化。
、廴绻麅H通過做功改變內(nèi)能,可以用做功多少度量內(nèi)能的改變大小。(W=△E)
④解釋事例:圖15.2-5甲看到棉花燃燒起來了,這是因為活塞壓縮空氣做功,使空氣內(nèi)能增加,溫度升高,達(dá)到棉花燃點(diǎn)使棉花燃燒。鉆木取火:使木頭相互摩擦,人對木頭做功,使它的內(nèi)能增加,溫度升高,達(dá)到木頭的燃點(diǎn)而燃燒。圖15.2-5乙看到當(dāng)塞子跳起來時,容器中出現(xiàn)了霧,這是因為瓶內(nèi)空氣推動瓶塞對瓶塞做功,內(nèi)能減小,溫度降低,使水蒸氣液化凝成小水滴。
B、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。
、贌醾鬟f是熱量從高溫物體向低溫物體或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞的現(xiàn)象。
、跓醾鬟f的條件是有溫度差,傳遞方式是:傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞傳遞的是內(nèi)能(熱量),而不是溫度。
、蹮醾鬟f過程中,物體吸熱,溫度升高,內(nèi)能增加;放熱溫度降低,內(nèi)能減少。
、軣醾鬟f過程中,傳遞的能量的多少叫熱量,熱量的單位是焦耳。熱傳遞的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
C、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別:由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同,所以說做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同,前者能的形式發(fā)生了變化,后者能的形式不變。
D、溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別:
四、熱量
1.比熱容:⑴定義:單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高(降低)1℃時吸收(放出)的熱量。
、莆锢硪饬x:表示物體吸熱或放熱的本領(lǐng)的物理量。
、潜葻崛菔俏镔|(zhì)的一種特性,大小與物體的種類、狀態(tài)有關(guān),與質(zhì)量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關(guān)。
、人谋葻崛轂4.2×103J(kg·℃)表示:1kg的水溫度升高(降低)1℃吸收(放出)的熱量為4.2×103J。
、伤U{(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱,是因為水的比熱容大。
2.計算公式:Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)。
3.熱平衡方程:不計熱損失Q吸=Q放。
五、內(nèi)能的利用、熱機(jī)
(一)內(nèi)能的獲得──燃料的燃燒
燃料燃燒:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
。ǘ嶂
1.定義:1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫做這種燃料的熱值。
2.單位:J/kg。
3.關(guān)于熱值的理解:
、賹τ跓嶂档母拍睿⒅乩斫馊齻關(guān)鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而言,如果燃料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料:說明熱值與燃料的種類有關(guān)。完全燃燒:表明要完全燒盡,否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。
、跓嶂捣从车氖悄撤N物質(zhì)的一種燃燒特性,同時反映出不同燃料燃燒過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小,也就是說,它是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。
3.公式:Q=mq(q為熱值)。
實(shí)際中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′聯(lián)合解題。
4.酒精的熱值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。
煤氣的熱值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。
5.火箭常用液態(tài)氫做燃料,是因為:液態(tài)氫的熱值大,體積小便于儲存和運(yùn)輸。
6.爐子的效率:
、俣x:爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。
、诠剑害=Q有效/Q總=cm(t-t0)/qm′。
。ㄈ﹥(nèi)能的利用
1.內(nèi)能的利用方式:
、爬脙(nèi)能來加熱;從能的角度看,這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。
、评脙(nèi)能來做功;從能的角度看,這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
2.熱機(jī):定義:利用燃料的燃燒來做功的裝置。
能的轉(zhuǎn)化:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
蒸氣機(jī)──內(nèi)燃機(jī)──噴氣式發(fā)動機(jī)。
3.內(nèi)燃機(jī):將燃料燃燒移至機(jī)器內(nèi)部燃燒,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且利用內(nèi)能來做功的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)。它主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)。
4.內(nèi)燃機(jī)大概的工作過程:內(nèi)燃機(jī)的每一個工作循環(huán)分為四個階段:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段,吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的,而做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對外做功的沖程,是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另外壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
5.熱機(jī)的效率:熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。
公式:η=W有用/Q總=W有用/qm。
提高熱機(jī)效率的途徑:使燃料充分燃燒;盡量減小各種熱量損失;機(jī)件間保持良好的潤滑、減小摩擦。
6.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較:
|
| 汽油機(jī) | 柴油機(jī) |
不 同 點(diǎn) | 構(gòu)造: | 頂部有一個火花塞 | 頂部有一個噴油嘴 |
吸氣沖程 | 吸入汽油與空氣的混合氣體 | 吸入空氣 | |
點(diǎn)燃方式 | 點(diǎn)燃式 | 壓燃式 | |
效率 | 低 | 高 | |
應(yīng)用 | 小型汽車、摩托車 | 載重汽車、大型拖拉機(jī) | |
相同點(diǎn) | 沖程:活塞在往復(fù)運(yùn)動中從汽缸的一端運(yùn)動到另一端。 一個工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動2次,曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動2周,經(jīng)歷四個沖程,做功1次。 | ||
六、能量守恒定律
1.自然界存在著多種形式的能量。盡管各種能量我們還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí),但在日常生活中我們也有所了解,如跟電現(xiàn)象相聯(lián)系的電能,跟光現(xiàn)象有關(guān)的光能,跟原子核的變化有關(guān)的核能,跟化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)能等。
2.在一定條件下,各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移(列舉學(xué)生所熟悉的事例,說明各種形式的能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移)。在熱傳遞過程中,高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體。運(yùn)動的甲鋼球碰擊靜止的乙鋼球,甲球的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到乙球。在這種轉(zhuǎn)移的過程中能量形式?jīng)]有變。
3.在自然界中能量的轉(zhuǎn)化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;在氣體膨脹做功的現(xiàn)象中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;在水力發(fā)電中,水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;在火力發(fā)電廠,燃料燃燒釋放的化學(xué)能,轉(zhuǎn)化成電能;在核電站,核能轉(zhuǎn)化為電能;電流通過電熱器時,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電流通過電動機(jī),電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
4.能量守恒定律:能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
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