1、,第十三章 能量綜合題專項訓練,專題3 內能,例題精選,例1：（2012廣東）閱讀下面的短文，回答問題。 空氣能熱水器 空氣能熱水器（如例1圖甲）是吸收空氣的熱能來制造熱水的裝置。其耗能約為電熱水器的四分之一。空氣能屬于可再生的新能源，擁有先天的節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。 例1圖乙是空氣能熱水器的工作原理示意圖，它主要由儲水箱、毛細管、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器等部件組成。制冷劑在毛細管、蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器之間循環(huán)過程與我們所熟悉的電冰箱的制冷循環(huán)過程相同，其工作過程如下： A液態(tài)制冷劑經過一段很細的毛細管緩慢地進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器迅速汽化，并從空氣中吸收熱能。 B制冷劑汽化生成的蒸氣被壓縮機壓縮后變成

2、高溫高壓的蒸氣進入冷凝器。 C在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱能傳遞給冷水并發(fā)生液化。,例1圖,例題精選,制冷劑依此不斷循環(huán)流動，使水的溫度不斷上升。 空氣能熱水器很重要的指標是能效比，它是指水箱中的水吸收的熱能(Q)與壓縮機等電器消耗的電能（W）的比值。能效比越高，說明熱水器的制熱效果越好。請回答下列問題： （1）制冷劑在 中汽化，在 中液化。 （2）制冷劑在工作循環(huán)過程中，將 中的熱能不斷地“搬運”至 中。 （3）某品牌空氣能熱水器正常工作時的參數如下： 從表格中的數據可知，該空氣能熱水器正常工作1h可產生的熱水的體積為 L。水的比熱容為4.2103J/(kg)；水的密度為1.0103kg/

3、m3,蒸發(fā)器,冷凝器,空氣,水,68,【分析】（1）空氣能熱水器制冷的過程實質上是利用制冷劑在蒸發(fā)器內汽化吸熱，在冷凝器中液化放熱，使溫度降低。 （2）空氣能熱水器是吸收空氣的熱能，并傳給水從而來制造熱水。 （3）電功率P=0.84kW，工作時間t=1h，W=Pt=0.84kW1h=0.84kW.h=3.024106J 水箱中的水吸收的熱量（Q）與壓縮機等電器消耗的電能（W）的比值為3.4 所以，水吸收的熱量Q=3.4W=3.43.024106J=1.02816107J 產生熱水的質量m=Q/c(t-t0)=1.02816107J/4.2103J/(kg)(560C-200C)=68kg 產生

4、熱水的體積V=m/=68kg/1.0103kg/m3=0.068m3=68L,【感悟與超越】本題考察了空氣能熱水器的工作原理，涉及的考點有物態(tài)變化、電功率、比熱容、密度等，是一道比較典型的電熱綜合題。命題者通過圖文并茂的方式短文介紹了空氣能熱水器的工原理，讓考生結合材料回答相關問題。從題干中提取解題的有效信息，在短時間內對較新的知識進行快速學習，在文字與圖像交互過程中如何抓住問題的本質，怎樣才能在錯綜復雜的信息與問題中找到有效信息，這對考生的綜合能力要求很高，同學們要能順利的解決此類問題必須加強閱讀能力，學會提取信息，能夠快速在未來的情景與問題中尋找用已知的方法解決問題的途徑。,例題精選,例2

5、：（2012廣東）為了比較煤油和菜籽油熱值的大小，小明 制定了下列的實驗方案：取質量相等的小量煤油和菜籽油，分 別盛裝在空的酒精燈中，制成油燈。點燃后分別給兩個相同的 燒杯（內裝質量相等、初溫都是20的水）加熱，通過觀察水 溫的變化，判斷兩種燃料熱值的大小。請根據小明的設計方案回答下列有關的問題： （1） 如例2圖是煤油燃燒完時，用煤油燈加熱的燒杯中溫度計的示數，此時水溫是 。菜籽油燃燒完后，用菜籽油燈加熱的燒杯中溫度計的讀數是87，由此判斷 的熱值比較大。 （2）實驗中燃料燃燒放出的熱量，通過 方式使水的內能增大，溫度升高。 （3）小明用天平測出水和煤油的質量，并根據Q吸=cm(t-t0)計

6、算出水吸收的熱量，然后利用這個熱量計算出煤油的熱值，發(fā)現(xiàn)結果與課本中給出的煤油熱值相比 （偏大、偏小、相等）。看裝置圖分析原因： 。 （4）小明設計的實驗方案中，你認為兩杯水的質量要大些好還是小些好？為什么？,例2圖,96,煤油,熱傳遞,偏小,煤油燃燒放出的熱量，并沒有全部被水吸收,水要足夠多（或適量） 因為水太少，燃料沒有燃燒完水就會開始沸騰，水沸騰后的溫度不變。,【分析】（1）圖中溫度計的分度值是1，液柱指在90上面第6個小格上，因此溫度計的讀數是96；煤油和菜籽油的質量相等，都給質量相等、初溫都是20的水加熱，但用煤油燈加熱的燒杯中溫度計的示數高，說明燃燒相同質量的煤油和菜籽油，煤油產生

7、的熱量多，也就是煤油的熱值大。 （2）實驗中燃料燃燒放出的熱量，通過熱傳遞的方式使水的內能增大，溫度升高。 （3）由于給水加熱時有熱損失，因此根據Q吸=cm（t-t0）計算出水吸收的熱量要比煤油完全燃燒放出的熱量小，利用這個熱量計算出煤油的熱值，要比課本中給出的煤油熱值偏小。 （4）水要足夠多（或適量）。因為水太少，燃料沒有燃燒完水就會開始沸騰，水沸騰后的溫度不變。,【感悟與超越】 本題考察了熱值和比熱容的相關知識，為了比較兩種不同燃料的熱值，關鍵是要比較相同質量的燃料燃燒后放出的熱量多少，命題者設計了一個實驗情景，巧妙地通過水吸收的熱量多少來體現(xiàn)燃料放出熱量的多少，然后利用轉換法將水吸收熱量

8、的多少又通過溫度計示數變化來反映，最后通過對實驗方案的評價，加深了考生對該知識點的理解，使考生的情感價值觀得到升華。解決此類問題，要求考生必須熟悉相關知識點，舉一反三。,內能過關測試,1 (2007廣東) 閱讀下面短文 內 能 內能是指物體內部所包含的總能量，包括分子的動能(即分子無規(guī)則熱運動動能)、分子的勢能(即分子間相互作用能)、分子內的能量、原子內的能量、原子核內的能量等在熱學中，由于在熱運動中上述后三項能量不發(fā)生變化，所以內能一般指前兩項由于分子的動能跟溫度有關，分子的勢能跟分子間的距離有關，所以物體的內能跟溫度、體積都有關系 請回答下列問題： （1）慢慢壓縮針筒里的氣體，氣體內能中哪

9、部分發(fā)生變化？答： _。 （2）加熱針筒里的氣體，氣體內能中哪部分發(fā)生變化？答： _。 （3）金屬塊在受熱膨脹時，金屬塊內能中哪些部分發(fā)生變化？ 答： _。,分子勢能,分子動能,分子動能和分子勢能,1. （1）分子勢能 （2）分子動能 （3）分子動能和分子勢能 【解析】（1）慢慢壓縮針筒里的氣體，分子間的距離發(fā)生改變，分子勢能也發(fā)生改變。 （2）加熱針筒里的氣體，氣體溫度發(fā)生改變，分子動能也發(fā)生改變。 （3）金屬塊在受熱膨脹時，物體溫度和分子間的距離都發(fā)生改變，分子動能和分子勢能都發(fā)生改變。,2（2015廣東）如題2圖是一種電熱暖手寶及其主要參數，暖手寶內有水及加熱元件等，選用水作為吸熱或放熱

10、物質是因為水的 較大（選填“密度”、“比熱容”或“質量”）。使用前要先給暖手寶通電加熱，假設所消耗的電能有70%轉化為水的內能，則在額定電壓下，水由15加熱至自動斷電，此過程中消耗的電能是 J，所需要的加熱時間為 s。C水=4.2103J/(kg.),比熱容,題2圖,3105,600,2.比熱容 3105 600 【解析】因為水的比熱容較大，可以用來作吸熱或放熱物質； 水由15加熱至自動斷電時，水吸收的熱量Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kg)1kg(560C-150C)=2.1105J 消耗的電能W電=Q/=2.1105J/70%=3105J 所需要的加熱時間t=W電/P=3105J

11、/500W=600s,3（2011廣東）閱讀下面的短文，回答問題。 太陽能熱水器 太陽能熱水器能具有安全、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。如題3圖甲所示，太陽能熱水器主要由兩部分構成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空。如題3圖乙所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結構與保溫瓶的玻璃內膽相似,只是在玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通。 玻璃吸熱管工作原理如圖”所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉化為熱能，將管內的水加熱。向光一側的水被加熱后體積增大、密度變小而向

12、上運動；背光一側的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高至一定的溫度。玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用。,請回答以下問題： （1）玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、密度變小，所受到的浮力 重力。 （2）能否將黑色的吸熱材料涂在玻璃吸熱管的外表面上?簡單說明理由。 。 （3）將質量為100kg初溫為20的水加熱到60，求這些水需要吸收的熱量是 J水的比熱容是4.2103J/(kg) （4）某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m2，熱效率為=40%(即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉化為水的熱能)，該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4103W/m

13、2(即平均每平方米每秒鐘太陽輻射能為1.4103J)。在第(3)小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱 小時。,大于,不能，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水,1.68107,4.17h,3. （1）大于 （2）不能，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水 （3）1.68107J （4）4.17h 【解析】 （1）玻璃吸熱管內向光一側的水吸熱后體積增大、密度變小，浮力變大，根據物體的漂浮條件，浮力大于重力而向上運動。 （2）玻璃吸熱管的內表面涂了一層黑色的吸熱材料，吸收太陽輻射熱，傳遞給水，水吸熱溫度升高；若將黑色的吸熱材料

14、涂在玻璃吸熱管的外表面，因為玻璃是熱的不良導體，集熱管中又有真空層，不利于將熱量傳遞給管內的水。 （3）水吸收熱量Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kg)100kg(600C-200C)=1.68107J （4）熱水器每秒水吸收的熱量 Q吸=Pst40%=1.4103W/（sm2）2m21s40%=1.12103J， 加熱時間t=Q/Q吸=1.68107J/1.12103J=1.5104=4.17h,4夏天中午海邊沙子熱，海水卻很涼；傍晚海邊的沙子涼，海水卻較暖和。對此，同學們提出以下猜想：可能是沙子吸熱升溫或放熱降溫都比水快。研究小組都設計實驗去驗證。 （1）他們在實驗前準備了兩個規(guī)格

15、相同的熱源、兩個燒杯、鐵架臺、石棉網、攪棒、適量的水和沙子、兩支溫度計，除此之外，還需要的測量器材有_和_；實驗時使用攪棒的作用是_。 （2）怎樣確定水和沙子是否吸收了相同的熱量？ 。 （3）能否準確控制物體吸收熱量的多少，是本次實驗成敗的關鍵。若提供的熱源有兩個規(guī)格相同的電加熱器；兩盞相同的酒精燈，你認為選用 比較合理（填序號）。 （4）兩小組獲得的實驗結論分別是： 等質量的沙子和水升高相同的溫度，加熱沙子的時間短； 等質量的沙子和水加熱相同時間，沙子的溫度上升得多。你認為上述結論能驗證實驗猜想的是 （選填“僅是”、“僅是”或“和”）,天平,手表,使水和沙子受熱均勻,用兩個規(guī)格相同的熱源，給

16、水和沙子加熱相同的時間,和,（5）其中一個小組用相同的熱源分別給質量都是200g的水和沙子加熱，并繪制出水和沙子的溫度隨加熱時間的變化圖像，如題4圖所示。其中_圖是沙子吸熱升溫的圖像，根據圖像計算出沙子的比熱容是_，若加熱一段時間后，水的溫度升高了100c，則沙子的溫度升高了_0C。,題4圖,A,0.84103 J/(kg),50,4. （1）天平 手表 使水和沙子受熱均勻 （2）用兩個規(guī)格相同的熱源，給水和沙子加熱相同的時間 （3） （4）和 （5）A 0.84103 50 【解析】（1）本實驗需要測量質量與加熱時間，所以需要天平和手表。使用攪棒的作用是使水和沙子受熱均勻。 （2）兩個規(guī)格相

17、同的熱源，單位時間內產生的熱量相同，給水和沙子加熱相同的時間，能夠使水和沙子吸收了相同的熱量。 （3）酒精燈燃燒產生的熱量有部分會散失到空氣中，不能準確地控制放出熱量的多少；用電加熱器能夠準確地控制放出熱量的多少。 （4）比較兩種物質吸熱能力的方法有：a.控制它們質量相同，看它們在吸收相同熱量時，溫度升高是否相同；b.控制它們質量相同，看它們在升高相同溫度時，吸收熱量是否相同。 （5）由于沙子的比熱容比水小，相同質量且吸收相同熱量時溫度升高得比水多，所以A圖是沙子吸熱升溫的圖像。加熱2min時，沙子吸收熱量與水吸收熱量相同。 水吸收熱量Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kg)0.2kg(

18、700C-200C)=4.2104J 沙子比熱容c=Q/m(t-t0)=4.2104J/0.2kg(2700C-200C)=0.84103J/(kg) 水的比熱容是沙子比熱容的5倍，吸收相同熱量時，沙子升高的溫度是水升高溫度的5倍。,5某同學設計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值大小關系。他實驗時組裝了如題5圖所示的兩套規(guī)格完全相同的裝置，并每隔1分鐘記錄了杯中水的溫度(見表)。 （1）在安裝、調整實驗器材時，合理的順序是(甲圖中)：先調整固定_的位置，再調整固定_的位置(選填“A”或“B”)。 （2）為保證實驗結論的可靠性，實驗時除了應控制兩套裝置中加熱時間相同外，還應控制水的_、_相同。

19、（3）通過表中記錄的數據，你認為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是_。 （4）該同學實驗前用天平測出了燒杯中水的質量及兩燈中燃料的質量，并根據記錄的數據， 利用公式Q吸=cm(tt0)計算出了水吸收的熱量，他認為通過這些數據能準確地計算出煤油和菜籽油的熱值。 你認為他的計算結果可靠嗎?_；為什么? _。,B,A,質量,水的初溫,煤油,不可靠,有熱散失、煤油菜籽油不能完全燃燒,5. （1）B A （2）質量 水的初溫 （3）煤油 （4）不可靠、有熱散失、煤油菜籽油不能完全燃燒 【解析】（1）安裝、調整實驗器材時，遵循從下往上的順序。 （2）實驗時除了應控制兩套裝置中加熱時間相同外，還應控制水的質量和初溫相同。 （3）由圖表數據可知在相同時間內甲杯中的水溫度升高的快，所以煤油的熱值較大。 （4）由于煤油和菜籽油不一定完全燃燒（或有熱量的散失），即使實驗前用天平測出了燒杯中水的質量，由記錄的數據計算出水吸收的熱量，并依次計算出煤油和菜籽油的熱值也是不可靠。,6強強利用如題6圖甲所示裝置和器材，探究水的沸騰特點和物質的吸熱能力。 （1）強強設計的電路中的R甲、R乙必須滿足的條件是_。 （2）只閉合開關S2，觀察水的沸騰，測得數據如下表： 分析數據可知，水沸騰過程中的特點為：_。,阻值相等,不斷吸熱，