《內(nèi)能》和《內(nèi)能的利用》易錯(cuò)盤點(diǎn)

孔亞紅

《內(nèi)能》和《內(nèi)能的利用》是初中熱學(xué)部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)。該內(nèi)容概念很抽象，并且與溫度、做功、熱傳遞之間存在著較為復(fù)雜的關(guān)系，學(xué)生對(duì)概念的理解不全面、不透徹，處理具體問(wèn)題時(shí)經(jīng)常出錯(cuò)。本文對(duì)常見(jiàn)易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，供參考。

一、內(nèi)能、溫度和熱量

例1.關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.物體溫度越低，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈

B.物體溫度越高，含有的熱量越多

C.水沸騰時(shí)吸收熱量，溫度保持不變

D.物體的溫度為0℃時(shí)，其內(nèi)能為零

解析：物體溫度越高，分子的運(yùn)動(dòng)越劇烈，選項(xiàng)A錯(cuò)。物體溫度越高，具有的內(nèi)能越大，不能說(shuō)含有的熱量越多，選項(xiàng)B錯(cuò)。水沸騰時(shí)吸收熱量，溫度不變，內(nèi)能增加，選項(xiàng)C正確。任何物體都具有內(nèi)能，選項(xiàng)D錯(cuò)。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：該題考查內(nèi)能與溫度、熱量的關(guān)系，一定要記住晶體熔化、晶體凝固、液體沸騰等特殊例子。

二、做功與熱傳遞

例2.在如圖1所示的四幅圖中，甲、乙是兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)示意圖；丙、丁是四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程中的兩個(gè)沖程示意圖。與壓縮沖程原理相同的是

________________________________________

圖所示的演示實(shí)驗(yàn)；汽油機(jī)利用內(nèi)能來(lái)做功的沖程是

________________________________________

圖。

圖1解析：甲圖對(duì)試管中的水加熱，加快水的蒸發(fā)，使試管中水的內(nèi)能增大，體積膨脹，對(duì)外做功，使塞子飛出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能。

乙圖是用力將活塞壓下，活塞對(duì)空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會(huì)燃燒。是通過(guò)對(duì)物體做功來(lái)增大物體內(nèi)能的，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程。

丙圖兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

丁圖兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，壓縮沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程。

由以上分析不難看出：（1）壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，與此原理相同的是乙圖所示的演示實(shí)驗(yàn)；（2）汽油機(jī)利用內(nèi)能來(lái)做功的沖程是丙圖。

答案：乙 丙

點(diǎn)評(píng)：此題是通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的工作原理和課本中的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證做功改變物體內(nèi)能的方法，掌握熱機(jī)的工作原理，學(xué)會(huì)變通。

（1）解決此題需要知道內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，其中在做功沖程中，是內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在壓縮沖程中是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（2）改變物體內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種。做功改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，具體來(lái)說(shuō)是內(nèi)能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化。對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加，溫度升高；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少，溫度降低。

三、熱值與比熱容

A.物質(zhì)的比熱容與物質(zhì)的狀態(tài)無(wú)關(guān)

B.100g水的比熱容是50g水的比熱容的兩倍

C.質(zhì)量相等的鋁塊和銅塊吸收相同的熱量，銅塊溫度變化較大

D.寒冬季節(jié)，放在室外盛有水的水缸會(huì)破裂，主要是因?yàn)樗谋葻崛葺^大

解析：水和冰是同一種物質(zhì)，但比熱容不同，說(shuō)明比熱容與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；比熱容是物質(zhì)本身的一種特性，同種物質(zhì)狀態(tài)一定時(shí)，比熱容一定，與質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)量相等的鋁塊和銅塊吸收相同的熱量，銅的比熱容較小，由公式Δt=Qcm可知，銅塊溫度變化較大，C選項(xiàng)正確；水結(jié)冰時(shí)，體積膨脹密度變小，所以冬天放在室外盛有水的水缸會(huì)破裂，與水的比熱容大小無(wú)關(guān)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：此題考查了比熱容的物理意義、熱量的變形公式的應(yīng)用，其中利用熱量或其變形公式分析問(wèn)題時(shí)一定要嚴(yán)謹(jǐn)，自覺(jué)應(yīng)用控制變量法。

（1）比熱容是物質(zhì)本身的一種特性，與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、吸收或放出的熱量均無(wú)關(guān)；

（2）質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，吸收相同的熱量，溫度變化與物質(zhì)的比熱容成反比；

（3）水在0～4℃時(shí)具有熱縮冷脹的反?，F(xiàn)象。

例4.關(guān)于燃料和燃料的熱值，以下說(shuō)法正確的是（ ）

A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況無(wú)關(guān)

B.容易燃燒的燃料，熱值一定大

C.煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量比燃燒干木柴放出的熱量一定多

D.為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料

解析：1kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值，可見(jiàn)熱值是區(qū)分不同燃料放熱本領(lǐng)不同的物理量，它是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)。

答案：A

點(diǎn)評(píng)：因?yàn)樗季S的片面性，只考慮到燃料的熱值，而忽略了決定燃料燃燒放出熱量多少的其他因素：燃料的質(zhì)量大小和是否完全燃燒。

（1）熱值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、是否完全燃燒等無(wú)關(guān)。

（2）影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。

四、熱機(jī)功率與熱機(jī)效率

例5.關(guān)于熱機(jī)的效率，以下說(shuō)法正確的是（ ）

A.熱機(jī)做的有用功越多，效率就一定越高

B.熱機(jī)的功率大，效率就一定高

C.熱機(jī)單位時(shí)間里耗費(fèi)的燃料少，熱機(jī)的效率就一定高

D.以上說(shuō)法都不對(duì)

解析：熱機(jī)效率是用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比。熱機(jī)做的有用功多，但消耗的燃料完全燃燒所放出的熱量沒(méi)有確定，就無(wú)法比較熱機(jī)的效率高低，A選項(xiàng)錯(cuò)。熱機(jī)的功率大，只表示單位時(shí)間內(nèi)做的有用功多，熱機(jī)在單位時(shí)間里所消耗燃料完全燃燒所放出的熱量沒(méi)有確定，也無(wú)法判斷熱機(jī)效率的高低，選項(xiàng)B錯(cuò)。熱機(jī)單位時(shí)間里消耗的燃料少，在熱機(jī)功率沒(méi)有確定的情況下，無(wú)法確定單位時(shí)間里熱機(jī)所做的有用功的多少，因而無(wú)法判斷熱機(jī)的效率高低，選項(xiàng)C錯(cuò)。

答案：D

點(diǎn)評(píng)：學(xué)生容易把熱機(jī)的功率和熱機(jī)效率兩個(gè)概念混淆。熱機(jī)功率表示熱機(jī)做功快慢的能力；熱機(jī)效率是用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比。提高熱機(jī)效率的途徑是提高燃料的利用率，減少各種熱量的損失。