第37课 内能、核能、能量守恒、能源

内能、核能、能量守恒
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考试内容 考试要求
1.内能 ①知道克服摩擦力做功与物体内能改变的关系 ②知道做功和热传递是改变内能的两种途径
③知道在热传递过程中用热量来量度内能的变化 ④举例说明化学能与内能的转化 ⑤说明人体能量来源及其转化
a a
a a b
⑥说明生物体能量的来源及其转化
b
2.核能的利用
练一练 2
(1)燃料的燃烧是一种 化学 变化，在燃烧过程中，燃料的 化学 能 转化为 内 能，也就是通常所说的释放热量。 (2)木炭的热值是3.4×107J/kg，它的物理意义是: 1千克木炭完全燃烧时放出的热量为3.4×107 J 。 完全燃烧0.5kg的木炭，放出的热量为 1.7×107 J 。 (3)下列反应属于吸热反应的是( A )
部分为核反应堆，是通过控制，使原子核的裂变得以缓慢进行 而释放出核能。这些核能先转化为蒸汽的内能，再通过汽轮机， 带动发电机进行发电而转化为电能。
对点训练
2．(2010荆州)据报道，荆州市的松滋有望继通山县之后建设湖北
省的第二座核电站，下列有关说法正确的是( B ) A．核能和石油一样，属于可再生能源
(1)(2011湖州)2011年3月11日，日本东部近海发生9级地
震，引起福岛核电站部分机组相继爆炸。经专家判断， 爆炸是由于氢气在高温下与氧气反应引起。当前核电 站获得核能的途径是 重核裂变 (选填“轻核聚变”或 “重核裂变”)。 (2)(2011义乌)2011年3月11日，日本地震使福岛第一核电 站发生核泄漏，引起人们的恐慌。这是因为核材料中有 一些 放射 性物质，这些物质产生的放射线大量作用于 人畜时会造成很大的伤害。
最重要的基本定律之一，是人们认识自然和改造
自然的重要科学依据。在能量的形式发生相互转
化的过程中，某种形式的能量减少了多少，其他
形式的能量定会增加多少。
典例分析 3
关于能量的转化和转移，下列说法正确的是
( B )
A．能量只能从能量多的物体向能量少的物体转移 B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能 C．能量只能从一种形式转化成另一种形式 D．能量可以从一种形式转化成另一种形式，但转化前
四、能量的转化和守恒定律 1．能量的转化和守恒定律：能量既不会 消灭，也不会创生， 它只会从 一种形式 转化为 另一种形式 或从 一个物体 转 移到 另一个物体 ，而能的总量 保持不变 。它是自然界最 普遍、最重要的基本定律之一，是人们认识自然和改造自 然的重要科学依据。
2．“永动机”违背了 能量的转化和守恒
后，能量的总量会减少
解析:
对选项A：以热传递为例，热传递是内能在不同物体
之间的转移，判断内能转移的方向是看两个物体温度的高 低，而不是看两个物体内能的多少。 对选项B：摩擦生热是机械能转化为内能；热水瓶塞被弹
பைடு நூலகம்
出是内能转化为机械能。
对选项C：能量既可以从一种形式转化为另一种形式，也 可以保持形式的不变，从一个物体转移到另一个物体，如
(3)应用在原子弹和核反应堆上：原子弹是将核能瞬间释放，
而核反应堆是核能在人为控制的情况下逐渐释放，可用于 核电站、潜艇和航空母舰。
(4)轻核聚变：在超高温度下，2个质量 较小 的原子核结合成
质量 较大 的新核，同时释放出能量的过程。聚变需要很高 的温度，所以也叫 热核 反应。氢弹是根据 聚变 的原理
一、内能 1．内能的定义：物体内部大量粒子做 热运动 所具有的 能叫内能(俗称：热能)。任何物体都具有内能。物体
温度 越高 ，热运动越激烈，物体的内能也 越大 。
2．改变内能的方法 (1) 做功 ：外界对物体做功，内能 增加 ；物体对外做功，内能 减少 ；电流通过电热器做功，电热器的内能 增加 。实质是 内能 和 其他形式 能之间的 转化 。 (2) 热传递：物体吸收热量，内能 增加 ，放出热量，内能 减少 。 实质是能量的 转移 。 (3)做功和热传递的区别和联系 ①做功改变内能的实质是机械能、电能转化为内能(或反之)， 是内能与其他形式能之间的转化； ②热传递改变物体的内能的实质是内能在物体间的转移； ③做功和热传递对改变物体内能是等效的。
对点训练 1．在下面的四幅图中，属于利用热传递改变物体内能的是
( D )
解析:
前面三种是用做功来改变物体的内能，D项是通过
高温的火焰，将热量传递给水，使水温升高。故选D。
热点二
核电站
要点提示: 考查获取核能的两种方法和对核电站 的基本认识。
典例分析 2
关于核能的获取，下列说法正确的是( B )
①知道裂变和链式反应 ②知道聚变和热核反应 ③知道放射线及其应用 ④知道核电站是利用核裂变的原理来工作的 3.能量的转化与守恒 a a a a
①举例说明能量的转化和守恒定律
②举例说明能量的转化与传递有一定的方向性 ③通过对能量转化与守恒定律发现史的学习，领悟科学思想 科学精神
a
a c
知识结构
要点梳理
B．核电站是利用核裂变释放的核能来发电的
C．核电站是利用核聚变释放的核能来发电的 D．核电站发电和原子弹爆炸时发生的链式反应，都是不加控
制的
解析: 核能和石油属于不可再生能源，由于核聚变释放核能的过 程不易控制，目前核电站是利用核裂变释放的核能来发电。故
选B 。
热点三
能量转化与守恒定律
要点提示: 能量转化与守恒定律是自然界最普遍、
列活动，合成自身有机物，同时贮存化学能，通过呼吸
作用分解自身有机物，释放化学能，部分转化为热能以 维持 体温 。
练一练 3 (1)生物体内的能量最终来自 绿色植物 通过 光合作用 固定 的 太阳能 。 (2)生命活动所需要的能量直接来自 呼吸作用 释放的能量。
三、核能的利用
1．获得核能的途径： 裂变 和 聚变 。 (1)重核裂变：质量较大的原子核在 中子 轰击下分裂成2个 新原子核 ，并释放出 能量 的过程。 (2)链式反应：裂变过程释放出新的中子，这些中子若继续 轰 击 其他重核 ，导致其他重核继续裂变。
定律，所以不可能成功。
3．能量转化和转移具有一定的 方向性 ：自然界事物的运动和变化都 必须遵循能量转化和守恒定律，但符合能量转化和守恒定律的事件 却不一定能发生。能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。例 如：煤炭可以通过燃烧将 化学能 转化成 内能 ，但不可能将内能
自发地转化成化学能储藏起来；又如内能的转移的方向是从高温 物
4．化学能与热能的转化 (1)化学反应中的能量变化 在化学反应中伴随能量的变化，主要表现形式为：化学反 应中放出热量(即 放热 反应)，或吸收热量(即 吸热反应)。 (2)常见的吸热、放热反应 ①常见吸热反应： A．大多数分解反应； B．大多数需要加热或高温条件下才能进行的反应。 ②常见放热反应： A．燃烧：燃料将 化学能 转化为 内能 ； B．中和反应； C．金属与酸的反应； D．一般的化合反应：生石灰与水反应会 放出 热量。
热传递。
对选项D：可用能量转化和守恒定律直接判断其错误。
对点训练
3．电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动
典例分析 1 如图所示的做法中，属于用做功的方法改变物体内能
的是( A )
解析: 压缩空气时，有力作用 在活塞上，同时活塞对筒内的 气体有压力，并且在压力的方 向上通过了一定的距离，因此 活塞对气体做了功，结果棉花 燃烧起来，是做功改变了物体 的内能。汤勺放在热汤中，是 热汤向汤勺传递了热量。食品 放入电冰箱，是食品将热量传 给电冰箱。热水器放在太阳下， 是太阳将热量传给热水器，这 三种都是热传递改变内能。
在太空中通过喷气来实现变轨(改变运行高度、方向)，这
是因为力能改变物体的运动状态、力的作用是相互的 ；飞 船降落时，返回舱与大气剧烈摩擦，表面温度急剧升高， 这是机械能转变为 热或内 能。
热点聚焦 深度剖析
热点一 改变内能的方法
要点提示: 内能即热能，是物体内部大量粒子做热 运动所具有的 能。改变内能的方法有做功和热 传递，做功和热传递对改变物体内能是等效的。
α 射线、γ 射线、X射线、β 射线等。 (2)大量放射线对人畜会造成很大的伤害。如：建造核电站通常要
修建很厚的水泥防护层，防止放射线外泄而造成放射线污染。
(3)较小量的射线可以为人类做许多事。如：利用γ 射线可以对机 械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；可
以治疗肿瘤等疾病。
练一练 4
制造的。
2．核能的和平利用——核电站
(1)工作流程：利用原子核裂变时产生的大量热量，使水变成 水蒸气，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。
(2)核电站中发生的能量转化： 核能 → 内能 → 机械能→电能。 3．放射线及其应用
(1)原子核的 聚变 和 裂变 都会产生一些放射性物质，这些物质的
原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如
A．实验室用加热高锰酸钾制取氧气实验
B．将氢氧化钠溶液滴入稀盐酸溶液发生中和反应 C．常温下，氢气在空气中燃烧
D．用锌和稀硫酸反应制取氢气
解析: 实验室用加热高锰酸钾制取氧气过程中，一直加热，由 此可见该反应需要吸热。
二、生物体能量的来源和转化 1．植物通过 光合作用 将光能转化为化学能贮存在植物体 内的 有机物 中，植物通过 呼吸作用 将体内的有机物分 解，释放其中的化学能，部分转化为热能。 2．动物和人从外界 摄取食物 ，并通过消化、吸收等一系
D．静止的物体没有动能，但具有内能
解析: 内能是物体内大量分子做无规则运动所具有的能，因 为分子在永不停息地做无规则运动，因此在任何情况下物
体都具有内能。物体由于运动而具有的能称为动能，因此
静止的物体没有动能。故选D。
(3)下列现象中，不属于做功改变物体内能的是( B )
A．磨刀时刀发热 B．热水的温度逐渐降低 C．电钻打孔时钻头发热 D．从高空落下的雨滴温度变高 解析: 热水的温度逐渐降低，是由于热水的温度比环境温 度高，热水向周围环境散发热量，通过热传递，改变了自 身的内能。