诸暨科学竞赛辅导教程（热学）

诸暨科学竞赛辅导教程

热 学

知识网络

一、热传递 1、热传递的特点

（1）发生热传递的条件是物体之间或同一物体的不同部分存在着温度差； （2）在其它条件都相同的情况下，两个物体温度相差越大，热传递就进行的越快； （3）热传递的方向总是从高温传向低温，不可逆转； （4）热传递的结果是各部分温度相同。 2、热传递的方式 方式 传导 对流 辐射 特点 靠液体和气体的流动来传递热 热直接由物体沿直线向外射出 说明 只能在液体或气体中发生 不需要媒介物，任何热的物体都可发生 热沿着物体传递，传热时物质不移动 不同物质传热本领不同 二、物态变化 1、六种物态变化

升华（吸热）

2、晶体的熔化

熔化（吸热） 汽化（吸热） 固态 液态 凝华（放热）

气态

凝固（放热） 液化（放热） 温度 （1）晶体熔化过程的特点是：吸热且温度保持不变； D （2）晶体熔化的条件：一是温度要达到熔点；二是要继续吸热； （3）图象涵义：AB段表示熔化前，固态吸收热量，温度升高 B BC段表示熔化过程，固态逐渐减小，液态逐渐 C 增多，吸收热量，温度不变。 A CD段表示熔化后，液态吸收热量，温度升高。

3、汽化的两种方式 （1）比较：

区别 不 同 点 发生部位 程度 温度 方式 蒸发 只发生在液体表面 缓慢的汽化现象 任何温度下都能进行 沸腾 液体表面和内部同时进行 剧烈的汽化现象 在一定温度下进行 加热时间

相同点 ①都是汽化现象 ②都要吸热

（2）沸腾 ①条件：一是温度要达到沸点；二是要继续吸热。

②沸点与气压的关系：气压越大，沸点越高。 三、热能

1、分子运动论的内容

物质是由分子构成的；分子永不停息地做无规则的运动；分子之间有相互作用的引力和斥力。

2、热能、热量和温度

（1）物体中大量分子做无规则运动所具有的能，叫做热能；

（2）热量是物体在热传递过程中，吸收或放出热的多少，是物体改变热能的多少； （3）温度表示物体的冷热程度；

（4）物体温度升高，热能增加；温度降低，热能减小。 3、改变热能的两种方法

做功 外界对物体做功，物体的热能增加（机械能 热 能）

转化

方法 物体对外界做功，物体的热能减小（热 能 机械能）

热能转移

热传递 物体吸收热量，热能增加（别的物体 物体）

转化

物体放出热量，热能减小（物体 别的物体）

4、物质的比热

（1）比热是物质的一种特性。比热的定义式：C= Q一般物质的比热要大。

（2）热平衡方程：①物体温度改变时，吸热和放热的计算公式： Q吸 = c m ( t－t0 ) Q放 = c m ( t0－t )

②在热传递过程中，如果没有热量损失，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量 Q吸 = Q 放

四、热能的利用——热机

热机是把热能转化为机械能的机器。常见的有汽油机和柴油机。

汽油机和柴油机的比较

共同点 飞轮与活塞的活动 能量转化 工作过程 对外做功 汽油机 柴油机 吸

热能转移

/（m△t ），物质的比热与物体的

质量、体积、温度变化的大小等无关。水的比热是4.2×103焦/（千克·℃），水的比热比

每个工作循环都由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成 只有做功冲程对外做功，其余三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成 在一个工作循环中，完成四个冲程，曲轴带动飞轮旋转二周，做功一次 在压缩冲程中，飞轮的一部分机械能转化为燃料混合物或空气的热能；在做功冲程中，燃气的一部分热能转化为活塞和飞轮的机械能 不同点 燃料 结构 吸气冲程 点火方式 压缩冲程的温度和压强 热机效率 优缺点 汽油 火花塞 吸入的是燃料混合物 电火花点火 较低、较小 较低 较轻便、震动小 柴油 喷油嘴 吸入的是空气 压缩点火 较高、较大 较高 较笨重、震动大、较便宜 用途 汽车、飞机、摩托车等 载重汽车、拖拉机、坦克、轮船等 热点搜索 考查液体蒸发的特点；考查晶体的熔化图象；考查改变热能的方法；考查比热的概念；考查热传递的特点；考查热传递的三种方式；考查热平衡方程的运用；考查热学知识的运用。

例 题 精 析

1、考查液体蒸发的特点

例1、小明同学在语文课上作了一篇关于云南“过桥米线”的说明文，现摘录如下： “过桥米线”是云南传统的名特小吃。烹饪它的方法是：将刚沸腾的鸡汤盛到一个大碗里，然后舀一勺热油进碗里，在汤的表面上很快就形成了一层厚厚的油膜，此时把事先备好的生肉片等生食依次放进碗里，令人惊奇的是从表面上看去连热气都不冒的汤实际上却将生肉片都烫熟了。

请你应用学过的物理知识对上文中所描述的有关物理现象作出合理正确的解释（要求说出并解释两个物理现象）。

思路点拔：该题是以生活为情景的开放性试题，要透过现象分析实质。

答案：描述的物理现象及解释：①油浮在汤的表面上形成油膜，因为油的密度小于汤的密度；②汤不冒热气，因为油膜隔断了汤与空气的接触，阻止了汤的蒸发；③汤能将生肉片烫熟了，因为汤温度很高，肉片与汤发生了热传递，肉片吸热升温，内能增加被烫熟。 2、考查晶体的熔化图象

例2、如图所示是甲、乙两种质量相等的不同晶体，均匀加热，在 相同时间内吸收相同热量的条件下，两种晶体熔化前 后温度随 时间变化的图象。则单位质量的两种晶体熔化过程中吸收的热量 相比较，Q甲 _____Q乙；液态甲的比热容________液态乙的比热容。（填“大于”、“小于”、或“等于”）。

思路点拔：该题要运用晶体熔化图象的知识进行分析比较。从图象上水平部分（温度不变）可知，甲熔化过程所需的时间较短，又因为在相同时间内吸收相同热量，所以甲熔化过程吸收热量较少；由于甲、乙质量相等，故Q甲 ＜Q乙。从图象可知，液态甲温度升高得慢，由C=Q吸/m△t ，可知：C甲 ＞C乙 。 答案：Q甲 ＜Q乙，C甲 ＞C乙。 3、考查热传递的特点

例3、在如图的绝热装置中有一双层金属容器。在内层容器中 倒入温度为20℃的水，用温度计Ⅰ测量其温度；在外层容器 中倒入相同质量的温度为80℃的水，用温度计Ⅱ测量其温度。 若认为热传递只在双层容器内部进行，则每隔相等时间记录的 两个温度计的示数，绘制的热水降温曲线（用虚线表示）和冷 水升温曲线（用实线表示）。下列四个图中最能反映上述两个容 器中水 温变化的图象是图（ ）

思路点拔：该题要运用热传递的特点进行分析。开始时内、外层的水温差大，热传递快，内层水开始时升温较快，外层水开始时降温较快。 答案：D

4、考查做功能改变物体的热能

例4、如图所示，一个直立的长气缸内用质量为m的无摩擦活 塞封有一定质量气体，这时活塞处于平衡状态。现在活塞上 再放一个大质量的砝码，设气缸内气体与外界没有热交换， 则（ ）

A、密封气体的温度降低 B、密封气体的压强不变 C、密封气体的热能不变 D、密封气体的热能将增大

思路点拔：该题要运用热能与机械能的转化进行分析。活塞上再放一个大质量的砝码，则活塞要下移，活塞对气缸内气体做了功，砝码和活塞的机械能减小，转化为热能，所以，密封气体的热能将增大，温度将升高。 答案：D

5、考查比热的概念

例5、酒精和水的混合液的比热是0.76×103焦/（千克·℃），求混合液中酒精与水的质量之比。（酒精比热为0.58×103焦/（千克·℃）。

思路点拔： 混合液吸收的热量等于混合液中，每一种液体上升同一温度吸收热量之和。 即 Q = Q水 + Q酒精

Q = C（ m水 + m酒 ）Δt Q水 = C水m水Δt Q酒 = C酒m酒Δt

C（ m水+ m酒 ）Δt = ( C水m水+ C酒m酒 )Δt 0.76m水 + 0.76m酒 = 0.58m酒 + 1 m水

0.18m酒 = 0.24m水 得m酒/m水 =4 /3

答案：4：3 6、考查沸腾的条件

例6、如右图所示，盛水的烧杯里有一支装有部分水的试管，加热烧杯使 水达到沸点，并继续加热烧杯使杯中的水不断地沸腾，在此过程中，试 管里的水会不会沸腾？为什么？

思路点拔：该题要运用沸腾的二个条件进行分析。

答案：水在标准大气压下的沸点是100℃，当烧杯中的水沸腾时，温度保持 100℃ 不变。由于热传递，试管中的水温度也升到100℃。当试管中的 水和烧杯中的水温度相等时，由于没有温度差而不再发生热传递，试管 中的水得不到热量不会沸腾。 7、考查热平衡方程的定性分析

例7、把甲、乙两个质量、温度都相同的金属块，分别放入到质量、温度都相同的一杯水和一杯油中，热平衡后得到油的温度降低了5℃，水的温度降低了10℃，只有甲金属块与水、乙金属块与油之 间发生了热传递，而水的比热大于油的比热，则甲金属比热与乙金属比热的比值为（ ）

A、等于2 B、大于2 C、小于2 D、以上都有可能