第十三章 熱和能
1、擴散現象：
定義：不同物質在相互接觸時，彼此進入對方的現象。
擴散現象說明：①一切物質的分子都在不停地做無規則的運動；②分子之間有間隙。
固體、液體、氣體都可以發生擴散現象，只是擴散的快慢不同，氣體間擴散速度最快，固體間擴散速度最慢。
汽化、昇華等物態變化過程也屬於擴散現象。
擴散速度與溫度有關，溫度越高，分子無規則運動越劇烈，擴散越快。
由於分子的運動跟溫度有關，所以這種無規則運動叫做分子的熱運動。
2、分子間的作用力：
分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的。
① 當分子間距離等於r0（r0=10-10m）時，分子間引力和斥力相等，合力爲0，對外不顯力；
② 當分子間距離減小，小於r0時，分子間引力和斥力都增大，但斥力增大得更快，斥力大於引力，分子間作用力表現爲斥力；
③ 當分子間距離增大，大於r0時，分子間引力和斥力都減小，但斥力減小得更快，引力大於斥力，分子間作用力表現爲引力；
④ 當分子間距離繼續增大，分子間作用力繼續減小，當分子間距離大於10 r0時，分子間作用力就變得十分微弱，可以忽略了。
第二節 內能
1、內能：
定義：物體內部所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內能。
任何物體在任何情況下都有內能。
內能的單位爲焦耳（J）。
內能具有不可測量性。
2、影響物體內能大小的因素：
①溫度：在物體的質量、材料、狀態相同時，物體的溫度升高，內能增大，溫度降低，內能減小；反之，物體的內能增大，溫度卻不一定升高（例如晶體在熔化的過程中要不斷吸熱，內能增大，而溫度卻保持不變），內能減小，溫度也不一定降低（例如晶體在凝固的過程中要不斷放熱，內能減小，而溫度卻保持不變）。
②質量：在物體的溫度、材料、狀態相同時，物體的質量越大，物體的內能越大。
③材料：在溫度、質量和狀態相同時，物體的材料不同，物體的內能可能不同。
④存在狀態：在物體的溫度、材料質量相同時，物體存在的狀態不同時，物體的內能也可能不同。
3、改變物體內能的方法：做功和熱傳遞。
①做功：
做功可以改變內能：對物體做功物體內能會增加（將機械能轉化爲內能）。
物體對外做功物體內能會減少（將內能轉化爲機械能）。
做功改變內能的實質：內能和其他形式的能（主要是機械能）的相互轉化的過程。
如果僅通過做功改變內能，可以用做功多少度量內能的改變大小。
②熱傳遞：
定義：熱傳遞是熱量從高溫物體傳到低溫物體或從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。
熱量：在熱傳遞過程中，傳遞內能的多少叫做熱量。熱量的單位是焦耳。（熱量是變化量，只能說“吸收熱量”或“放出熱量”，不能說“含”、“有”熱量。“傳遞溫度”的說法也是錯的。）
熱傳遞過程中，高溫物體放出熱量，溫度降低，內能減少；低溫物體吸收熱量，溫度升高，內能增加；
注意：
① 在熱傳遞過程中，是內能在物體間的轉移，能的形式並未發生改變；
② 在熱傳遞過程中，若不計能量損失，則高溫物體放出的熱量等於低溫物體吸收的熱量；
③ 因爲在熱傳遞過程中傳遞的是能量而不是溫度，所以在熱傳遞過程中，高溫物體降低的.溫度不一定等於低溫物體升高的溫度；
④ 熱傳遞的條件：存在溫度差。如果沒有溫度差，就不會發生熱傳遞。
做功和熱傳遞改變物體內能上是等效的。
第三節 比熱容
1、比熱容：
定義：單位質量的某種物質溫度升高（或降低）1℃時吸收（或放出）的熱量。
比熱容用符號c表示，它的單位是焦每千克攝氏度，符號是J/(kg℃)
比熱容是表示物體吸熱或放熱能力的物理量。
物理意義：水的比熱容c水＝4.2×103J/(kg℃)，物理意義爲：1kg的水溫度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的熱量爲4.2×103J。
比熱容是物質的一種特性，比熱容的大小與物體的種類、狀態有關，與質量、體積、溫度、密度、吸熱放熱、形狀等無關。水常用來調節氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱，是因爲水的比熱容大。
比較比熱容的方法：
①質量相同，升高溫度相同，比較吸收熱量多少（加熱時間）：吸收熱量多，比熱容大。
②質量相同，吸收熱量（加熱時間）相同，比較升高溫度：溫度升高慢，比熱容大。
2、熱量的計算公式：
①溫度升高時用：Q吸＝cm（t－t0） c＝Q吸 m（t－t0） m＝Q吸 c（t－t0） t＝Q吸 cm + t0 t0＝t- Q吸 cm
②溫度降低時用：Q放＝cm（t0－t） c＝Q放 m（t0－t） m＝Q放 c（t0－t） t0＝Q放 cm + t t＝t0- Q放 cm
③只給出溫度變化量時用：Q＝cm△t c＝Q m△t m＝Qc△t △t＝Qc m
Q——熱量——焦耳（J）；c——比熱容——焦耳每千克攝氏度（J/(kg℃)）；m——質量——千克（kg）；t——末溫——攝氏度（℃）；t0——初溫——攝氏度（℃）
審題時注意“升高（降低）到10℃”還是“升高（降低）（了）10℃”，前者的“10℃”是末溫（t），後面的“10℃”是溫度的變化量（△t）。
由公式Q＝cm△t可知：物體吸收或放出熱量的多少是由物體的比熱容、質量和溫度變化量這三個因素決定的。
第十四章：內能的利用
第一節：內能的利用
內能的利用方式
利用內能來加熱：實質是熱傳遞。
利用內能來做功：實質是內能轉化爲機械能。
第二節：熱機
1、 熱機：
定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化爲機械能的機器。
熱機的種類：蒸汽機、內燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發動機等
2、 內燃機：
內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個衝程。
四衝程內燃機包括四個衝程：吸氣衝程、壓縮衝程、做功衝程、排氣衝程。
在單缸四衝程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個衝程爲一個工作循環，每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往復2次，做功1次。
在這四個衝程中只有做功衝程是燃氣對活塞做功，而其它三個衝程（吸氣衝程、壓縮衝程和排氣衝程）是依靠飛輪的慣性來完成的。
壓縮衝程將機械能轉化爲內能。
做功衝程是由內能轉化爲機械能。
①汽油機工作過程：
②柴油機工作過程：
3、汽油機和柴油機的比較：
①汽油機的氣缸頂部是火花塞；
柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。
②汽油機吸氣衝程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；
柴油機吸氣衝程吸入氣缸的是空氣。
③汽油機做功衝程的點火方式是點燃式；
柴油機做功衝程的點火方式是壓燃式。
④柴油機比汽油及效率高，比較經濟，但笨重。
⑤汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力輔助啓動。
4、熱值
燃料燃燒，使燃料的化學能轉化爲內能。
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。用符號q表示。
單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/m3）。
熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等無關。
公式：、
①Q＝qm m=Q q q=Q m
Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料質量——千克（kg）。
②Q＝qV V=Q q q=Q V
Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料體積——立方米（m3）。
物理意義：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。
第三節：熱機效率
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。
有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強的氣流，將煤粉在爐膛裏吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。
熱機的效率：熱機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的效率。
熱機的效率是熱機性能的一個重要標誌，與熱機的功率無關。
公式： Q總=Q有用η Q有用= Q總η
由於熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小於1。
熱機能量損失的主要途徑：廢氣內內、散熱損失、機器損失。
提高熱機效率的途徑：① 使燃料充分燃燒，儘量減小各種熱量損失；② 機件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
常見熱機的效率：蒸汽機6%～15%、汽油機20%～30%、柴油機30%～45%
內燃機的效率比蒸汽機高，柴油機的效率比汽油機高。
