溫度變化和熱量的關(guān)系精選(九篇)

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第1篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

溫度表示物體的冷熱程度,它是一個(gè)狀態(tài)量,所以只能說“物體的溫度是多少攝氏度或達(dá)到多少攝氏度”。不能說“有”、“沒有”或“含有”等,兩個(gè)不同狀態(tài)問可以比較溫度的高低。溫度是不能“傳遞”和“轉(zhuǎn)移”的。

內(nèi)能是能量的一種形式。它是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢能的總和,一切物體都有內(nèi)能,內(nèi)能也是一個(gè)狀態(tài)量,它只能說“有”或“具有”,不能說“無”,內(nèi)能大小與物體的質(zhì)量、體積、溫度及構(gòu)成物體的物質(zhì)種類都有關(guān)系,初中階段主要掌握內(nèi)能與溫度的關(guān)系,一個(gè)物體溫度升高時(shí),它的內(nèi)能增大,溫度降低時(shí),內(nèi)能減小,切記“溫度不變時(shí)。它的內(nèi)能一定不變”是錯(cuò)誤的,如晶體熔化、液體沸騰時(shí),溫度保持不變,但要吸熱,內(nèi)能增加。

例1 (2010年莆田)下列關(guān)于內(nèi)能的說法中正確的是( )

A　靜止的物體沒有內(nèi)能

B　0℃以下的物體沒有內(nèi)能

C　內(nèi)能和機(jī)械能是同一種形式的能量

D　內(nèi)能與物體的溫度有關(guān)

錯(cuò)選:A、B

解析:一切物體都有內(nèi)能,說明一切物體在任何條件下都有內(nèi)能,與物體是否運(yùn)動(dòng)、溫度的高低無關(guān),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;內(nèi)能和機(jī)械能不是同一種形式的能量,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤

答案:D

易錯(cuò)點(diǎn)2:內(nèi)能與熱量

熱量指在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少,它反映了熱傳遞過程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量,是內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度,是一個(gè)過程量,要用“吸收”或“放出”來表述而不能用“具有”或“含有”。

物體吸收熱量,內(nèi)能增加,物體放出熱量,內(nèi)能減少,因此物體吸熱或放熱,一定會引起內(nèi)能的變化,但物體的內(nèi)能改變了,物體卻不一定吸收或放出熱量,這是因?yàn)楦淖兾矬w的內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞,即物體的內(nèi)能改變了,可能是由于物體吸收(或放出)了熱量,也可能是外界對物體做了功(或物體對外做了功)

例2(2010年蘭州)關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,以下說法正確的是( )

A　溫度低的物體可能比溫度高的物體內(nèi)能多

B　物體內(nèi)能增加,溫度一定升高

C　物體內(nèi)能增加,一定要從外界吸收熱量

D　物體溫度升高,它的熱量一定增加

錯(cuò)選:B、C、D

解析:A選項(xiàng)正確,因?yàn)閮?nèi)能大小與物體的質(zhì)量、體積、溫度及構(gòu)成物體的物質(zhì)種類都有關(guān)系:B選項(xiàng)錯(cuò)誤,物體的內(nèi)能增加但溫度不一定升高(如:冰的熔化過程);C選項(xiàng)錯(cuò)誤,物體內(nèi)能增加,也可能是外界對物體做功;D選項(xiàng)錯(cuò)誤,熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能變化的量度,熱量不是狀態(tài)量。

答案:A

易錯(cuò)點(diǎn)3:熱量與溫度

物體吸收或放出熱量,溫度不一定變化,這是因?yàn)槲矬w在吸熱或放熱的同時(shí),如果物體本身發(fā)生了物態(tài)變化(如冰的熔化或水的凝固),這時(shí),物體雖然吸收(或放出)了熱量,但溫度卻保持不變。

物體溫度改變了,不一定要吸收或放出熱量,也可能是由于外界對物體做功(或物體對外做功)使物體的內(nèi)能變化了。溫度改變了。

例3(2010年臨沂)關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能,下列說法正確的是( )

A　溫度高的物體內(nèi)能一定大

B　物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)。只要溫度不變,物體的內(nèi)能就一定不變

C　內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳給內(nèi)能大的物體

D　物體的溫度越高,所含熱量越多

錯(cuò)選:A、B、D

解析:因?yàn)閮?nèi)能大小與物體的質(zhì)量、體積、溫度及構(gòu)成物體的物質(zhì)種類都有關(guān)系,所以溫度高的物體內(nèi)能不一定大。故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;溫度不變,物體的內(nèi)能可能增加(如:冰的熔化過程),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;熱量是物體在熱傳遞過程中內(nèi)能變化的量度,熱量不是狀態(tài)量,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案:C

易錯(cuò)點(diǎn)4:比熱容

好多同學(xué)對比熱容的概念、物理意義及其影響因素的理解容易出錯(cuò),誤認(rèn)為物體質(zhì)量越大,比熱容越大,認(rèn)為比熱容與吸熱多少有關(guān),與溫度有關(guān),以至在解題過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

例4(2010年菏澤)把一鐵塊放在火爐上加熱一段時(shí)間后,下列物理量中不變的是( )

A　鐵塊的體積 B　鐵塊的密度

C　鐵塊的內(nèi)能 D　鐵塊的比熱容

錯(cuò)選:A、B、C

解析:比熱容是物質(zhì)的特性之一,它的大小只取決于物質(zhì)的性質(zhì),而與物體的質(zhì)量、形狀、溫度、吸熱多少、放熱多少等因素?zé)o關(guān),故鐵塊的比熱容不變,把一鐵塊放在火爐上加熱一段時(shí)間后,鐵塊的體積增大,質(zhì)量不變,故密度變小;鐵塊的溫度升高。其內(nèi)能增加。

答案:D

易錯(cuò)點(diǎn)5:熱機(jī)的工作過程

在內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中,對完成的沖程個(gè)數(shù)、飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)及做功次數(shù)的分析易出錯(cuò)。

例5(2010年常州)汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由____個(gè)沖程組成,其中對外做功_____次,在壓縮沖程中,氣體的溫度升高,這是通過______的方式增加內(nèi)能,為了不讓汽油機(jī)在工作時(shí)溫度升得太高,在設(shè)計(jì)制造時(shí),汽缸外有一個(gè)水套,讓汽缸被水包圍著,這是通過_____的方式減少汽缸內(nèi)能,用水來冷卻汽缸是因?yàn)樗腳______較大。

錯(cuò)解:部分同學(xué)不會答幾個(gè)沖程,做功幾次,

解析:錯(cuò)解原因是:理不清一個(gè)工作循環(huán)中,完成的沖程個(gè)數(shù)、飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)及做功次數(shù)的關(guān)系,其實(shí),無論是汽油機(jī)還是柴油機(jī),一個(gè)工作循環(huán)中都包括四個(gè)沖程,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2圈,對外做功1次,在壓縮沖程中,氣體的溫度升高,這是通過做功的方式增加內(nèi)能,汽缸外有一個(gè)水套,讓汽缸被水包圍著,這是通過熱傳遞的方式減少汽缸內(nèi)能,用水來冷卻汽缸是因?yàn)樗谋葻崛葺^大。

答案:四　一　做功　熱傳遞　比熱容

易錯(cuò)點(diǎn)6:熱機(jī)效率

在理解熱機(jī)效率時(shí)誤認(rèn)為做的有用功越多,效率就越高,熱機(jī)消耗的燃料越少,效率就越高,有時(shí)將熱機(jī)效率與功率混淆。

例6關(guān)于熱機(jī)的效率,下列說法中正確的是( )

A　熱機(jī)做的有用功越多,效率一定越高

B　熱機(jī)消耗的燃料越少,效率一定越高

C　熱機(jī)做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高

D　熱機(jī)做功越快,效率一定越高

錯(cuò)選:A、B、D

解析:錯(cuò)選原因是:不理解機(jī)械效率概念,熱機(jī)的效率是指用來做有用功的那部分能量與燃料燃燒放出的總能量之比,即η=W有用/Q,在熱機(jī)所做的有用功一定時(shí),消耗的燃料越少,效率就越高;在消耗的燃料一定時(shí),熱機(jī)所做的有用功越多,效率就越高。故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;熱機(jī)做功越快,功率越大,但效率不一定越高,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤

答案:C

易錯(cuò)點(diǎn)7:熱值

對“熱值是燃料本身的一種特性”不理解,誤認(rèn)為熱值與燃料燃燒放出的熱量、燃料的質(zhì)量等有關(guān),因此造成錯(cuò)解。

例7(2010年蘭州)關(guān)于燃料的熱值,以下說法中正確的是(　)

A　燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系,與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)

B　燃燒1 kg某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值

C　燃料燃燒時(shí),質(zhì)量越大,熱值越大

D　燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小

錯(cuò)選:B、C、D

第2篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

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關(guān)鍵詞：熱滴定法；中和熱；直線外推法；氫氧化鈉；鹽酸

文章編號：1005?C6629（2014）7?C0059?C04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

中和熱是指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)的反應(yīng)焓變。中學(xué)實(shí)驗(yàn)“中和熱的測定”[1]是用保溫杯式簡易量熱計(jì)測量50mL、0.50 mol/L的鹽酸和50mL、0.55 mol/L的氫氧化鈉溶液混合時(shí)產(chǎn)生的最大溫度變化；在計(jì)算中近似認(rèn)為酸堿溶液的密度和熱容與純水相同，并忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法只重復(fù)測量一組定量的鹽酸和稍微過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)前后的溫度變化。由于實(shí)驗(yàn)過程中的熱量散失等因素使求得的中和熱比理論值要小。有人提出[2]把鹽酸和氫氧化鈉溶液的濃度改為0.25M和0.27M左右，就能減少由“（1）酸、堿濃度大，電離度不能達(dá)到100%，酸堿中和時(shí)產(chǎn)生的熱量一部分用去補(bǔ)償未電離分子的離解熱；（2）濃度較大的溶液的密度、比熱跟純水相差較大”這兩個(gè)原因所造成的誤差，實(shí)驗(yàn)效果較好，基本上達(dá)到了理論值。

科學(xué)的定量實(shí)驗(yàn)方法是把要測量的量作為因變量，影響它的因素作為自變量，通過改變自變量測得一系列的因變量。由因變量對自變量畫趨勢線，通過趨勢線預(yù)測在特定點(diǎn)的因變量的值。測量和計(jì)算酸堿中和熱，因變量是溫度或溫度升高值ΔT，自變量是酸或堿溶液的體積（或相對用量），這種方法被稱為熱滴定法[3～5]，是國際A-Level和IB課程中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)[6～7]。

1 熱滴定法測中和熱

熱滴定法的原理是將酸一份一份地加入到固定體積的堿溶液中（或反之），隨著酸加入量的增多，釋放的熱量越多，溫度升高；當(dāng)酸過量時(shí)，產(chǎn)生的熱量基本不變，但溶液總體積增加，溫度開始下降（ΔT減小，但仍為正值）。做溫度對酸的體積的趨勢線，在溫度上升和下降之間產(chǎn)生一個(gè)尖銳的斷點(diǎn)，斷點(diǎn)前后的兩條線外推找到交叉點(diǎn)就是滴定終點(diǎn)，這一點(diǎn)的ΔT是酸堿恰好中和時(shí)的最大溫度變化。由交叉點(diǎn)的ΔT和酸的體積可以計(jì)算酸堿中和熱和未知濃度。

文獻(xiàn)指出[8～10]，在理想的沒有熱量損失的體系中，溫度應(yīng)該呈現(xiàn)直線的上升和下降（如圖1a）：

由于熱量散失、酸堿初始溫度不一致、溶液混合時(shí)熱量變化、機(jī)械攪拌等因素使實(shí)際測得的溫度隨時(shí)間變化不是直線，尤其是因不完全電離使反應(yīng)不能按計(jì)量比進(jìn)行完全時(shí)，在接近滴定終點(diǎn)的區(qū)域呈現(xiàn)曲線（如圖1b）[11]；對于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的滴定應(yīng)接近直線和有明顯的斷點(diǎn)。文獻(xiàn)上[12]建議盡量使用濃度較大的酸和堿（2.0M鹽酸，1.5M氫氧化鈉），以保證溫度上升明顯，減少溫度測量的相對誤差。

通過多次學(xué)生實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)按照文獻(xiàn)上規(guī)定的溶液濃度和方法操作，測得的溫度隨酸體積的增加不是直線，而是曲線，在滴定終點(diǎn)前后不產(chǎn)生尖銳的斷點(diǎn)，因此外推交叉計(jì)算中和熱產(chǎn)生很大的誤差。

經(jīng)過探索，我們在傳統(tǒng)的熱滴定法基礎(chǔ)上有兩個(gè)改進(jìn)：一是同時(shí)改變酸和堿的體積，保持總體積不變，測量溫度變化ΔT，測得滴定終點(diǎn)前后的兩條直線延長交叉得到滴定終點(diǎn)；二是為了減少過量的酸或堿稀釋放熱。我們在嘗試用約2M的鹽酸與1.80M的氫氧化鈉反應(yīng)之后，把酸和堿的濃度都減半，即1M的鹽酸與0.9M的氫氧化鈉反應(yīng)?？紤]到我們的方法是改變酸的體積測一系列的點(diǎn)，如采用文獻(xiàn)[13]建議的酸堿濃度0.25M，溫度的測量誤差大。本實(shí)驗(yàn)測得的中和熱數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)上標(biāo)準(zhǔn)中和熱數(shù)據(jù)接近。

2 實(shí)驗(yàn)裝置、試劑和用品

約1.0 mol?L-1 HCl、0.90 mol?L-1 NaOH溶液（準(zhǔn)確濃度）（兩種溶液配制之后在室溫下放置，與室溫達(dá)到熱平衡）

量熱計(jì)：內(nèi)層塑料保溫杯（150mL）用隔熱材料固定在一個(gè)大燒杯里；50mL聚四氟乙烯滴定管2支；25mL移液管1支；精密溫度計(jì)（0～50℃，最小刻度0.1℃），用鐵夾固定使溫度計(jì)水銀頭插入液面以下，但不觸及量熱計(jì)底部[14]；吸水紙

3 傳統(tǒng)的熱滴定法

3.1 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用移液管量取25.0mL的堿溶液放入量熱杯，測量穩(wěn)定的初始溫度。

（2）從滴定管加入約5.0mL的酸溶液到量熱杯，準(zhǔn)確讀取滴定管讀數(shù)；旋轉(zhuǎn)量熱杯使溶液呈渦旋，迅速記錄最高溫度。

（3）迅速加入第二份約5.0mL的酸溶液，重復(fù)（2），一份一份地加入酸直到酸的總體積為50mL。

顯然，溫度隨著酸的體積增加是曲線而不是直線關(guān)系，可能的原因是：每次加入5mL酸溶液后停下來渦旋讀取最高溫度，從第二組數(shù)據(jù)開始酸溶液不是一次性加入，有熱量散失。酸的體積越大，溫度升得越高，熱量損失越多。

為了減少熱量損失，我們改進(jìn)以上方法，即在固定體積的堿溶液（25.0mL）中一次性加入一定體積的酸溶液后渦旋使溶液混合，讀取最高溫度；傾倒溶液，用蒸餾水清洗并吸干量熱杯。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，改變酸的體積（5.0～45.0mL，5.0mL等間隔）。數(shù)據(jù)記錄見表2。

做溫度升高ΔT對鹽酸體積的趨勢線；同時(shí)根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算出ΔT，把數(shù)據(jù)合并到同一張圖中，得到圖3。

在滴定終點(diǎn)左右，用第二種方法顯然測得了較高的ΔT，但是ΔT與鹽酸體積仍然是曲線關(guān)系。分析原因是：在滴定終點(diǎn)之前隨著酸溶液的體積增加，釋放的熱量越多；但是溶液的總體積也增加，增加的熱量釋放到了總體積逐漸增大的溶液里，因此ΔT低于預(yù)測的直線關(guān)系；在滴定終點(diǎn)之后釋放的熱量不變，體積線性增加，根據(jù)Q=cVΔT，ΔT與總體積成反比，呈漸近線。在酸過量前后沒有尖銳的斷點(diǎn)，兩條曲線外推交叉誤差很大，不能用于準(zhǔn)確計(jì)算中和熱。

如果固定溶液的總體積從理論上可以得到ΔT與酸的體積的直線關(guān)系。我們嘗試了加水控制溶液的總體積不變，理論上是一條溫度上升的直線與一條溫度恒定的直線之間有一個(gè)斷點(diǎn)。但測得的ΔT不穩(wěn)定，因?yàn)橐皇切枰尤N液體，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長熱量散失多，另外酸、堿溶液和水的初始溫度有差別，溶液稀釋有熱量變化等因素都可能影響溫度變化。

若同時(shí)改變酸和堿溶液的體積，即在增大酸的體積的同時(shí)減小堿溶液的體積以便保持總體積不變。從理論上線性增加的熱量被釋放到相同體積的溶液里，溫度變化應(yīng)該是線性增加的。進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)如下。

4 改進(jìn)的熱滴定法

4.1 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將堿溶液加入第一支滴定管，從滴定管中加45.0mL溶液至量熱器。測量穩(wěn)定的初始溫度，記錄到表3中。

（2）將酸溶液加入第二支滴定管，快速滴加5.0mL溶液至量熱器。

（3）旋轉(zhuǎn)量熱杯使溶液成渦旋，記錄溶液的最高溫度。

（4）傾倒溶液，用蒸餾水清洗量熱杯，再用吸水紙吸干量熱杯中的水滴。

（5）重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，分別改變堿溶液的體積為40.0mL、35.0mL、30.0mL、25.0mL，迅速加入酸溶液，體積分別為10.0mL、15.0mL、20.0mL、25.0mL。

（6）改變加入酸堿的順序：即先加酸溶液，體積分別為30.0mL、35.0mL、40.0mL、45.0mL，測量酸溶液的初始溫度，然后分別加入20.0mL、15.0mL、20.0mL、5.0mL的堿溶液，渦旋并測量最高溫度。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到表3中。在表中加上了第（6）步的操作既可以避免測量少量溶液的溫度產(chǎn)生的誤差大，又可避免從滴定管加入較大體積的溶液產(chǎn)生的熱量散失。

4.2 數(shù)據(jù)處理

繪制溫度變化ΔT（℃）隨稀鹽酸體積的趨勢線（圖4）。除了最高ΔT的點(diǎn)，在滴定終點(diǎn)前后都得到了很好的直線關(guān)系，并且兩條直線分別能包括到（0，0）和（50，0）的點(diǎn)。我們對最高溫度點(diǎn)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果會產(chǎn)生0.1℃的差別。把兩條直線向中間延長得到交叉點(diǎn)，讀取交叉點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，即為酸和堿恰好發(fā)生反應(yīng)時(shí)鹽酸的體積Vend=24.30mL和溫度變化ΔT=6.15℃。

實(shí)驗(yàn)測得的中和熱與由ΔHθf計(jì)算[15]的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的標(biāo)準(zhǔn)中和熱-55.9 kJ?mol-1接近。為了驗(yàn)證熱滴定法的準(zhǔn)確性，我們做了酸堿中和滴定，選用酸堿指示劑如酚酞，測得滴定25.0mL的堿溶液所需鹽酸溶液的平均體積為24.20mL，這與熱滴定法直線交叉得到的滴定終點(diǎn)的Vend結(jié)果比較接近。

5 結(jié)論

我們重復(fù)了傳統(tǒng)的熱滴定法，結(jié)果溫度變化ΔT與鹽酸的體積是曲線關(guān)系，與文獻(xiàn)上所示的理想的直線關(guān)系不符。從理論上分析，在滴定終點(diǎn)之前不斷增加的熱量釋放到了總體積增大的溶液里，因此ΔT低于預(yù)測的直線關(guān)系；在滴定終點(diǎn)之后相同的熱量釋放到總體積增大的溶液里，ΔT與總體積成反比，呈漸近線。我們改進(jìn)了熱滴定法，即在增大稀鹽酸體積的同時(shí)，減小堿溶液的體積，保持總體積不變，測量溶液混合前后溫度變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果ΔT與鹽酸的體積呈直線關(guān)系，兩直線之間有尖銳的斷點(diǎn)。兩條直線的外推交叉點(diǎn)得到的鹽酸體積與滴定法測得的結(jié)果只有0.1mL的誤差；計(jì)算的中和熱比理論的標(biāo)準(zhǔn)中和熱只低0.3 kJ?mol-1。改進(jìn)的熱滴定法理解容易，方法嚴(yán)謹(jǐn)，符合科學(xué)的定量測量方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]化學(xué)（選修4），化學(xué)反應(yīng)原理[M].人民教育出版社，2007：5.

[2][13]吳立玲.怎樣做好“中和熱的測定”？[J].化學(xué)教學(xué)，1980，（1）：31.

[3][8][11] http：//en.wikipedia.org/wiki/Thermometric_titration.

[4][6][9][12][14] http：//rsc.org/learn-chemistry/wiki/ TeacherExpt：A_thermometric_titration.

第3篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

一、物體的內(nèi)能

（1）物體內(nèi)部所有分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能和分子之間勢能的總和叫做物體的內(nèi)能，內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子具有的能量，而不是指單個(gè)分子的能量。

①內(nèi)能是指物體的內(nèi)能。

②一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能。

③內(nèi)能具有不可測量性，即不能準(zhǔn)確地知道一個(gè)物體的內(nèi)能的具體數(shù)字。例1：下列關(guān)于物體保內(nèi)能的幾種說法中錯(cuò)誤的是（C）

A、水具有內(nèi)能，冰塊沒有內(nèi)能。

B、水蒸氣具有的內(nèi)能一定比水具有的內(nèi)能大。C、一杯水的溫度越高，它具有的內(nèi)能越大。D、一杯水放在高處比放在低處具有的內(nèi)能大。習(xí)題1、關(guān)于內(nèi)能的概念，下列說法錯(cuò)誤的是（）

A、任何物體都具有內(nèi)能B、0℃冰不具有內(nèi)能

C、物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能D、內(nèi)能和機(jī)械能的單位都是焦耳

（2）決定物體內(nèi)能大小的因素主要是物體質(zhì)量、溫度和體積，因?yàn)橘|(zhì)量決定了分子的數(shù)目，溫度決定了分子熱運(yùn)動(dòng)的快慢，而體積與分子勢能有關(guān)。同一物體條件下：

①同體積：溫度越高，內(nèi)能越大，溫度越低，內(nèi)能越小。②同質(zhì)量：溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，內(nèi)能越大。例2、關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是（）A、物體的內(nèi)能越多，放熱一定越多B、溫度相同的物體，其內(nèi)能一定相等C、物體的內(nèi)能增加，一定要吸收熱量D、晶體融化時(shí)溫度不變，其內(nèi)能一定增加溫度影響物體的內(nèi)能是重要考點(diǎn)（3）內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別與聯(lián)系

2①內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能和分子之間勢能的總和（微觀）；機(jī)械能是整個(gè)物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的動(dòng)能和勢能的總和（宏觀）。

②物體的內(nèi)能與溫度密切相關(guān)；物體的機(jī)械能與溫度無關(guān)。

③物體的內(nèi)能大小取決于物體的質(zhì)量、體積和溫度，一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，物體內(nèi)能永不為零；物體的機(jī)械能大小取決于物體的質(zhì)量，相對位置和速度，在一定條件下，機(jī)械能可能為零。

④機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化。

（4）內(nèi)能的國際單位是焦耳，簡稱焦，用“J”表示。

例3：某同學(xué)騎自行車下一長坡時(shí)，在途中由于車速過快，于是捏緊剎車，降低車速，保持安全速度勻速行至坡底，下車檢查，發(fā)現(xiàn)剎車片發(fā)燙，有關(guān)此過程的說法正確的是（）

A、剛下坡時(shí)，是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能B、勻速下行時(shí)，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C、勻速下行時(shí)，機(jī)械能保持不變D、剎車片發(fā)燙，是做功改變了內(nèi)能

二、改變物體內(nèi)能的兩種途徑：做功和熱傳遞，這兩種方式是等效的（1）做功改變物體的內(nèi)能，實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化，對物體做功，它的內(nèi)能增加，是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；物體對外做功，它的內(nèi)能減少，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

常見的對物體做功的四種方法：

①壓縮體積，物體內(nèi)能會增加。如打氣筒打氣。②摩擦生熱，物體內(nèi)能會增加。如磚木取火。③鍛打物體，物體內(nèi)能或增加。如鍛打刀劍。④彎折物體，物體內(nèi)能會增加。如彎折細(xì)鐵絲。

（2）用熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能，實(shí)質(zhì)是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，能的形式不變，物體吸收了熱量，它的內(nèi)能就增加，物體放出了熱量，它的內(nèi)能就減少。熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)，對流，熱輻射。

3熱傳遞的條件：

1.物體間存在溫度差，傳遞到溫度一致時(shí)。

2.高溫物體向低溫物體傳遞內(nèi)能（即熱量），溫度降低，低溫物體吸收能量，溫度升高。

考點(diǎn)：做功和熱傳導(dǎo)在改變物體的能內(nèi)上是等效的例：以下取暖方式中，通過做功增加內(nèi)能的是（）

A、冬天曬太陽B、圍坐火爐旁C、用嘴向手“哈氣”D、雙手用力對搓習(xí)題：下列實(shí)例中，通過做功的方式改變物體內(nèi)能的是（）A、兩手相互摩擦，手的溫度升高B、用煤氣爐給水加熱，水的溫度升高C、把蔬菜放進(jìn)冰箱，蔬菜的溫度降低D、在陽光照射下，公園里石凳的溫度升高

三、熱量：

（1）熱量本身不是能量，不能說某個(gè)物體具有多少熱量，也不能比較兩個(gè)物體熱量的大小。

（2）熱量是物體在熱傳遞過程內(nèi)能的變化量，所以說它是一個(gè)過程量，是內(nèi)能變化的量度，若無熱傳遞發(fā)生，則不存在熱量。

（3）熱量的多少與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低沒有關(guān)系。（4）熱量的單位是焦耳，熱量通常用Q表示。1、熱量、溫度與內(nèi)能的區(qū)別和聯(lián)系

區(qū)1.熱量是過程量，只能說“吸收”或“放出”，而不能說“具有”或“含有”。2.溫度是狀態(tài)量，通常說“溫度是多少攝氏度”，而不能說“傳遞”或“轉(zhuǎn)移”。

別3.內(nèi)能是狀態(tài)量，通常說“具有”或“含有”。

4

考點(diǎn)聯(lián)系：在不發(fā)生物態(tài)變化時(shí)，一個(gè)物體吸收了熱量，它們的內(nèi)能增加，溫度升高；一個(gè)物體放出了熱量，它的內(nèi)能減少，溫度降低。在發(fā)生物態(tài)變化時(shí)，物體吸收了熱量，內(nèi)能增加，溫度可能不變；物體放出了熱量，內(nèi)能減少，溫度可能不變。

例題：關(guān)于溫度、熱量和熱量，下列說法正確的是（）A、物體的溫度越高，所含熱量越多B、溫度高的物體，內(nèi)能一定大C、0℃的冰塊，內(nèi)能一定為零

D、溫度相同的兩物體間不會發(fā)生熱傳遞2、物質(zhì)的吸熱與其質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系

（1）同種物質(zhì)當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，吸收的熱量跟溫度的升高成正比。（2）同種物質(zhì)當(dāng)升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量跟它的質(zhì)量成正比。四：熱值

1.定義：1kg某種燃料在完全燃燒時(shí)時(shí)所放出的熱量。2.符號：用q表示3.單位：J/kg或J/m3

4.物理意義：q木炭=3.4×107

J/kg表示：1kg木炭完全燃燒時(shí)所放出的熱量是3.4×107J

5.公式：Q=qm（固體、液體）變形公式：m=；q=。Q=qV（氣體）變形公式：V=；q=。

6.說明：燃料的熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量、體積、熱量、燃燒情況都無關(guān)。

例：下列關(guān)于熱值的說法中，正確的是（）

A、燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B、燃燒1kg某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C、燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大

D、燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小習(xí)題：1、關(guān)于熱量和熱傳遞，下列說法正確的是（）

A.溫度高的物體含的熱量一定多B.比熱大的物體含有的熱量一定多

C.熱總是從含有熱量多的物體傳遞到含有熱量少的物體D.熱總是從溫度高的物體傳向溫度低的物體

姓名：成績：

九年級物理隨堂練習(xí)1

1.下列說法中正確的是()A.靜止在地面上的冰塊沒有內(nèi)能

B.空中飛行的飛機(jī)比地面上靜止的火車的內(nèi)能多C.動(dòng)能大的物體內(nèi)能一定大

D.自然界中任何狀態(tài)下處于任何位置的物體都有內(nèi)能2.關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法不正確的是（）A．曬太陽使身體變暖，是通過熱傳遞改變內(nèi)能的B．熱量總是從內(nèi)能大的物體傳給內(nèi)能小的物體C．一塊0℃的冰熔化成0℃的水，內(nèi)能增加D．物體吸收熱量，內(nèi)能增大，溫度不一定升高

3.下面列舉的現(xiàn)象中，由于做功使物體的內(nèi)能發(fā)生改變的是（）A.酒精涂在手背上覺得涼B.把鐵釘釘進(jìn)墻里，鐵釘變熱

C.水被太陽曬熱D.燒紅的鐵塊放在冷水中，鐵塊溫度降低4.下列實(shí)例中，屬于用熱傳遞的方法改變物體內(nèi)能的是（）A.地球外的石塊，墜入地球的大氣層，成為流星B.涼雞蛋泡在熱水中溫度升高

6C.兩手相互摩擦，手心發(fā)熱D.鋸木頭時(shí)，鋸條變得燙手5.關(guān)于熱量，下列說法正確的是（）A．熱水比冷水含有的熱量多B．一大桶水比一小桶水含有的熱量多C．一個(gè)物體內(nèi)能越多，含有的熱量越多D．熱量是熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量

6.關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能的說法中不正確的是（）

A．0℃的冰塊也有內(nèi)能B．溫度高的物體，內(nèi)能一定大C．物體吸收熱量，溫度不一定升高D．物體吸收熱量，內(nèi)能一定增大7.由于國際原煤價(jià)格上漲，少數(shù)不法商人把—種黑色石頭摻在優(yōu)質(zhì)煤中高價(jià)出售．客戶為了不上當(dāng)受騙，辨別煤中是否摻雜的最恰當(dāng)方法是檢測下面（）A.質(zhì)量B．溫度C.熱值D.比熱容8.關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是（）

A．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C．燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大

D．燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小

9.改變物體的內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞•下列現(xiàn)象中是用哪一方式改變物體的內(nèi)能:

(1)用打氣筒給自行車輪胎打氣，氣筒壁會發(fā)熱，這是___________使氣筒的內(nèi)能改變。

(2)原始人鉆木取火，是屬于_______________使木頭的內(nèi)能改變。(3)冰塊在陽光下熔化成水，是______________使冰塊的內(nèi)能改變。

第4篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

1. 正確理解功與能的關(guān)系

我們知道物體具有能量的大小可通過能夠做功的多少來衡量.在理解功與能關(guān)系時(shí)需要注意下列兩點(diǎn)：（1）具有能的物體，不一定都處在做功的過程中.如：懸掛著的鋼球，它雖沒有做功，但它具有重力勢能.（2）做功的過程，一定伴隨著能量的變化.如飛行的子彈穿越雞蛋的過程中，子彈對雞蛋做了功，子彈的能量就會減小，子彈做了多少功，就減少多少能量.

2. 正確分析物體機(jī)械能的變化

分析機(jī)械能的變化時(shí)，應(yīng)從影響動(dòng)能和勢能的各個(gè)因素的變化情況著手分析，綜合考慮各部分能量的變化情況，作出正確的判斷.

例1對在平衡力作用下正在下落的物體而言，下列說法正確的是（）

A. 動(dòng)能和重力勢能都不變

B. 動(dòng)能和重力勢能都變大

C. 動(dòng)能不變，重力勢能變大

D. 動(dòng)能不變，重力勢能變小

解析首先我們應(yīng)該明白物體在平衡力作用下作勻速運(yùn)動(dòng)，其次，物體正在下落即物體的高度發(fā)生變化.由于物體的質(zhì)量與速度均不變，故動(dòng)能不變.而物體的高度在變小，所以物體的重力勢能在變小.答案：D

3. 正確認(rèn)識內(nèi)能、溫度和熱量

溫度表示物體的冷熱程度，是大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志.它是一個(gè)狀態(tài)量.而內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和.內(nèi)能與溫度的關(guān)系是：物體溫度升高，內(nèi)能增大；物體溫度降低，內(nèi)能減小.

熱量是物體在熱傳遞過程中，轉(zhuǎn)移能量的多少.熱量是過程量，只能用“吸收”或“放出”來表述，不能用“具有”或“含有”表述.

4. 正確認(rèn)識做功和熱傳遞

做功改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能與其他形式能之間的相互轉(zhuǎn)化.對物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對外做功，內(nèi)能減少.熱傳遞改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.低溫物體吸收熱量后，溫度升高，內(nèi)能增加；高溫物體放出熱量后，溫度降低，內(nèi)能減少.這兩種方式在改變物體內(nèi)能時(shí)是等效的.

例2下列關(guān)于溫度、內(nèi)能、熱量的說法，正確的是（）

A. 物體溫度越高，它含有的熱量就越多

B. 要使物體的內(nèi)能增加，不一定要吸收熱量

C. 物體內(nèi)能增加，它的溫度就一定升高

D. 物體溫度不變，內(nèi)能不變

解析要正確作出判斷，第一要理解溫度、內(nèi)能、熱量這三者的關(guān)系，其二是搞清每個(gè)概念的表達(dá)方式，再次是理解改變物體內(nèi)能的方式.答案：B.

5. 汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程.在壓縮沖程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在做功沖程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.

例3一臺四沖程汽油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速是1800r/min，此汽油機(jī)每秒鐘完成個(gè)工作循環(huán)，個(gè)沖程，對外做次功.

解析汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，對外做功一次.此汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為30r/s所以每秒完成15個(gè)工作循環(huán)，60個(gè)沖程，對外做功15次.

二、 自主探究

在本章的探究活動(dòng)中，可體驗(yàn)到“控制變量法”、“轉(zhuǎn)換法”在探究中的應(yīng)用.在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)特別重視實(shí)驗(yàn)中探究方法.下面結(jié)合實(shí)例，讓同學(xué)們體會每個(gè)實(shí)驗(yàn)所探究的問題和探究的問題的基本方法.

1. 探究物體的動(dòng)能與什么因素有關(guān)

① 動(dòng)能大小和哪些因素有關(guān)？ （提出問題并作出猜想）

② 如何通過實(shí)驗(yàn)探究影響動(dòng)能大小的因素？（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并注意控制變量）

③ 實(shí)驗(yàn)中如何判斷物體動(dòng)能的大?。坑昧耸裁捶椒?？（小車推動(dòng)木塊移動(dòng)距離不同小車對木塊做功多少不同小車動(dòng)能大小不同.小車推動(dòng)木塊前進(jìn)距離越遠(yuǎn)，說明小車具有的動(dòng)能越大.轉(zhuǎn)換法）

④ 將質(zhì)量不同的小車，從同一斜面同一高度滑下的目的是什么？這一步驟是為了探究動(dòng)能大小與哪個(gè)因素的關(guān)系？（控制質(zhì)量不同的小車撞擊木塊的速度相同；探究動(dòng)能大小與小車質(zhì)量大小的關(guān)系）

⑤ 將同一小車從同一斜面不同高度滑下的目的是什么？這一步驟是為了探究動(dòng)能大小與哪個(gè)因素的關(guān)系？（控制小車質(zhì)量相同，速度不同；動(dòng)能與小車速度的關(guān)系）

2. 探究重力勢能與什么因素有關(guān)

① 重力勢能大小和哪些因素有關(guān)？（提出問題并作出猜想）

② 如何通過實(shí)驗(yàn)探究影響重力勢能大小的因素？（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并注意控制變量）

③ 實(shí)驗(yàn)中如何判斷物體具有的重力勢能大??？這里用的方法是什么？（木樁陷入沙中深度越大重錘對木樁做功越多重錘具有的重力勢能越大.轉(zhuǎn)換法）

3. 比較質(zhì)量相同的不同燃料充分燃燒時(shí)放出的熱量

① 實(shí)驗(yàn)運(yùn)用什么研究方法？

② 實(shí)驗(yàn)中要控制哪些物理量相同？

③ 實(shí)驗(yàn)中如何控制單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)吸收的熱量相同？

④ 如何比較物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)？

三個(gè)探究活動(dòng)都必須對以上問題分析透徹后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.相信同學(xué)們體驗(yàn)探究過程定會有很大收獲！

例4在探究“動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的活動(dòng)中，提供以下器材：中間有溝槽的木質(zhì)軌道（如圖1甲，其中AB部分傾斜并與平直部分BC平滑連接，溝槽較為光滑）、大小與溝槽相當(dāng)?shù)牟Ａ?、鐵球各一只、輕質(zhì)彈簧、刻度尺各一個(gè).

（1） 利用這套器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過比較

來比較小球動(dòng)能的大小，這種方法叫（2） 為了探究動(dòng)能與質(zhì)量大小的關(guān)系，應(yīng)讓玻璃球和鐵球分別從釋放.探究后得出的結(jié)論是：.

（3） 課外興趣小組活動(dòng)中，物理老師曾經(jīng)告訴同學(xué)們“質(zhì)量一定時(shí)，重力勢能的大小與物體被舉起的高度成正比”.善于動(dòng)腦的小明利用上述器材，設(shè)計(jì)了一個(gè)裝置如圖1乙的研究彈簧彈性勢能E與壓縮量x之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案：

① 用某個(gè)小球?qū)椈蓧嚎s并測量出壓縮量x；

② 松手釋放小球并在木板上記下小球上沖到達(dá)的最高位置；

③ 用刻度尺測量出小球上升的高度h.設(shè)壓縮量x1=1.00 cm時(shí)，小球上升的高度h1，壓縮量x2=2.50 cm時(shí)，小球上升的高度h2，則h1＜h2（選填“＞”“＜”或“=”）.

（4） 若小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能.分析下表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)彈簧的彈性勢能E與壓縮量x不成正比（選填“成”或“不成”）.

解析（1） 小球壓縮彈簧，對彈簧做功，做功的多少反映了小球動(dòng)能的多少，彈簧被壓縮的程度越大，說明小球的動(dòng)能越大.可以通過彈簧被壓縮的程度來反映小球動(dòng)能的多少.這種方法叫“轉(zhuǎn)換法”.

（2） 要探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系，由控制變量法可知：應(yīng)該控制速度不變，讓質(zhì)量變化.速度是通過起始點(diǎn)的高度來控制的，所以要控制兩球從同一高度滾下.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，物體的動(dòng)能越大.

（3） 壓縮量x1=1.00 cm時(shí)比壓縮量x2=2.50 cm時(shí)，彈簧的彈性形變小，彈性勢能就小，最終轉(zhuǎn)換成的重力勢能就少，所以上升的高度就低.故h1＜h2.

（4） 由表中數(shù)據(jù)知：當(dāng)壓縮量由1.00 cm變?yōu)?.00 cm時(shí)，壓縮量變?yōu)?倍，而反映彈簧彈性勢能大小的小球的高度是從1.50 cm變成了5.99 cm，是原來的4倍，所以彈簧的彈性勢能E與壓縮量x不成正比.進(jìn)一步分析，彈簧的彈性勢能E與壓縮量x的平方成正比.

例5通過探究讓我們認(rèn)識到質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量一般是不同的.文文同學(xué)打算比較質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量．她準(zhǔn)備了下列器材：鐵架臺、石棉網(wǎng)、燒杯、燈具、溫度計(jì)、水、煤油、菜籽油.

（1） 她在清點(diǎn)器材時(shí)，發(fā)現(xiàn)還缺少的測量工具是.

（2） 操作時(shí)的步驟大致如下：

a. 分別在兩個(gè)相同的燒杯中放入相同質(zhì)量的水（約200 g）；

b. 取來煤油和菜籽油，將其分別放入裝置中的燈具中；

c. 同時(shí)點(diǎn)燃煤油和菜籽油，過1min記下溫度計(jì)初始溫度；

d. 直至其中一種燃料燒完，記下兩支溫度計(jì)的示數(shù).

上述有多處需改進(jìn)，請指出兩條改進(jìn)后的方法：

（3） 通過正確操作,該實(shí)驗(yàn)所測得的熱值與理論值相比,誤差較大,你認(rèn)為誤差的主要原因

解析實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用控制變量法，所以煤油和菜籽油的質(zhì)量應(yīng)相同。及時(shí)記錄初溫和末溫才能比較物質(zhì)吸收的熱量，才便于比較兩種燃料的熱值大小。

答案（1） 托盤天平（2） ①取相同質(zhì)量的煤油和菜籽油② 沒有加熱之前記下初始溫度直至兩種燃料燒盡，及時(shí)記錄溫度（3）燃料沒有完全燃燒和熱量在空氣中散失

三、 重視運(yùn)用

本章知識在生活中有很多運(yùn)用，這里只重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)熱量的計(jì)算.

例6用燃?xì)庠顭?，燃?.5 kg的煤氣，使50 kg的水從20℃升高到70℃.已知水的比熱容為4.2×103J/（kg•℃），煤氣的熱值為4.2×107J/kg.求：

（1） 0.5 kg煤氣完全燃燒放出的熱量；

（2） 水吸收的熱量；

（3） 燃?xì)庠顭男?

解析本題主要考察熱量的計(jì)算及熱效率問題，注意公式的正確運(yùn)用.

（1） Q放=mq＝0.5 kg×4.2×107J/kg＝2.1×107J

（2） Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）× 50 kg×（70℃-20℃）=1.05×107 J

（3） η=×100％＝×100％=50％

例7（2011 揚(yáng)州）太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小明家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關(guān)信息.

其中太陽輻射功率是指1 h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能.求：

（1） 水在10 h內(nèi)吸收的熱量；

（2） 如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m3的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×l07 J/m3，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）

（3） 該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率.

解析本題主要考察熱量的計(jì)算及太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率.注意了解太陽輻射功率的含義，注意解題的規(guī)范性.

（1） Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）× 100 kg×50℃=2.1×107J

（2） 由Q放=qV= 8.4×l07 J/m3×V=Q吸，得所需煤氣體積V=0.25 m3

（3） 10 h內(nèi)吸收的太陽能：

Q′=1.68×106J/（m2•h）×2.5 m2×10 h=4.2×107J

第5篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

[關(guān)鍵詞]熱計(jì)量方法；熱量表與熱量分配表；散熱器恒溫控制閥；合理計(jì)費(fèi)；建筑節(jié)能

1.國外應(yīng)用情況及我國發(fā)展現(xiàn)狀

國外發(fā)達(dá)國家的集中供熱系統(tǒng)均為動(dòng)態(tài)的變流量系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)與控制技術(shù)先進(jìn)，控制手段完善，設(shè)備質(zhì)量高。目前除西方發(fā)達(dá)國家已采用這一措施外，東歐各國及原蘇聯(lián)地區(qū)國家正逐步推廣。

我國由于現(xiàn)行的供熱收費(fèi)體制是按面積收費(fèi)，所以抑制了供熱節(jié)能的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)造成了熱費(fèi)收繳困難等問題。目前，隨著對供熱節(jié)能研究的深入，熱計(jì)量與溫度控制已經(jīng)成為當(dāng)前我國暖通行業(yè)關(guān)注與研究的熱點(diǎn)。

2.熱計(jì)量方法

目前，歐美國家按戶計(jì)量熱量使用的方法基本是以下三種：

2.1　直接測定用戶從供暖系統(tǒng)中用熱量。該方法需對入戶系統(tǒng)的流量及供回水溫度進(jìn)行測量。采用的儀表為熱量表。該方法原理上準(zhǔn)確，但價(jià)格較貴，安裝復(fù)雜，并且在小流量時(shí)，計(jì)量誤差較大。目前在法國、瑞典等國應(yīng)用較多。

2.2　通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱量來確定用戶的用熱量。該方法是利用散熱器平均溫度與室內(nèi)溫度差值的函數(shù)關(guān)系來確定散熱器的散熱量。該方法采用的儀表為熱量分配表，常用的有蒸發(fā)式和電子式兩種。其中蒸發(fā)式熱分配表的特點(diǎn)是：價(jià)格較低，安裝方便，但計(jì)量準(zhǔn)確性較差。目前在丹麥、德國廣泛采用。電子式熱量分配表的特點(diǎn)是：計(jì)量較準(zhǔn)確、方便，價(jià)格比熱量計(jì)量表低，并且可在戶外讀值。目前在歐美受到歡迎。

2.3　通過測定用戶的熱負(fù)荷來確定用戶的用熱量。該方法是測定室內(nèi)外溫度并對供暖季內(nèi)的室內(nèi)外溫差累積求和，然后乘以房間常數(shù)(如體積熱指標(biāo)等)來確定收費(fèi)。該方法采用的儀表為測溫儀表。但有時(shí)將記憶散熱器溫控閥的設(shè)定溫度作典型室內(nèi)溫度而將某一基準(zhǔn)溫度作室外溫度。該方法的特點(diǎn)是：安裝容易，價(jià)格較低。但由于遵循相同舒適度繳納相同熱費(fèi)的原則，用戶的熱費(fèi)只與設(shè)定的或測得的室溫有關(guān)，而與實(shí)際用熱量無關(guān)因此開窗等浪費(fèi)能源的現(xiàn)象無法約束，不利于節(jié)能。目前德國不允許采用，美國、法國有使用。

3.熱計(jì)量儀表

熱計(jì)量儀表有熱量表與熱量分配表兩種。

3.1熱量表：熱量表由一個(gè)熱水流量計(jì)、一對溫度傳感器和一個(gè)積算儀組成。儀表安裝在系統(tǒng)的供水管上，并將溫度傳感器分別裝在供、回水管路上。一段時(shí)間內(nèi)用戶所消耗的熱量為所供熱水的流量和供回水的焓差的乘積對時(shí)間的積分。熱量表就是利用這個(gè)原理，用熱水流量計(jì)測量逐時(shí)的流量并用溫度傳感器測量逐時(shí)的供回水溫度，將這些數(shù)據(jù)輸入積算儀積分計(jì)算就能得出用戶所用的熱量。

3.2　熱量分配表：熱量分配表是通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱量來確定用戶的用熱量的儀表。它的使用方法是：在集中供熱系統(tǒng)中，在每個(gè)散熱器上安裝熱量分配表，測量計(jì)算每個(gè)住戶用熱比例，通過總表來計(jì)算熱量；在每個(gè)供暖季結(jié)束后，由工作人員來讀表，根據(jù)計(jì)算，求得實(shí)際耗熱量。

以上兩種計(jì)量裝置相比較，熱量表測量比較準(zhǔn)確、管理方便，但是價(jià)格比較貴、維修量大，室內(nèi)系統(tǒng)一定要分戶成環(huán)，對舊有建筑多用的單管順流式和雙管式不適用，室內(nèi)原有系統(tǒng)改造困難。熱分配表價(jià)格便宜、對系統(tǒng)沒有特殊要求，舊有系統(tǒng)改造比較適用，但是其結(jié)果受多種因素影響，試驗(yàn)工作量大，計(jì)算復(fù)雜。

4.溫控設(shè)備

用戶室內(nèi)的溫度控制是通過散熱器恒溫控制閥來實(shí)現(xiàn)的。散熱器恒溫控制閥是由恒溫控制器、流量調(diào)節(jié)閥以及一對連接件組成，其中恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫包。溫包可以感應(yīng)周圍環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調(diào)節(jié)散熱器的水量來改變散熱器的散熱量。恒溫閥設(shè)定溫度可以人為調(diào)節(jié)，恒溫閥會按設(shè)定要求自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)散熱器的水量，從而來達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。

5.熱計(jì)量收費(fèi)方法

城市供熱是由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶(室內(nèi)采暖系統(tǒng))組成的龐大、封閉、復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，只要進(jìn)入供暖期投入運(yùn)行后，就必須連續(xù)運(yùn)行，不能間斷；但是，按市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律要求，又必須按用戶的實(shí)際用熱多少進(jìn)行公平交易，保證供熱?？紤]到這兩方面因素，熱費(fèi)計(jì)價(jià)辦法應(yīng)分為兩個(gè)部分：固定開支與浮動(dòng)開支。

固定開支為與能源產(chǎn)量沒有直接的比例關(guān)系，即用戶在完全沒有使用的情況下也必須付出的費(fèi)用，主要由用于熱網(wǎng)正常運(yùn)行的固定資產(chǎn)投資和供熱企業(yè)管理費(fèi)用等組成。如土地使用、設(shè)備投資、維修管理、職工工資等。這些固定開支提供了用戶相應(yīng)的使用功能，并不因?yàn)槭褂没蛲Ｓ?、用的多少而變化。這部分投資應(yīng)當(dāng)按照用戶所占建筑面積均分或是在房價(jià)上集中體現(xiàn)出來。

浮動(dòng)開支為熱量計(jì)費(fèi)，是隨能源的產(chǎn)量而變化的部分，即能源產(chǎn)量越多，浮動(dòng)開支越大。如燃料消耗、運(yùn)行耗電、系統(tǒng)用水、廢料處理、職工加班費(fèi)等。這部分費(fèi)用需按照各用戶應(yīng)通過冷熱量表計(jì)量的實(shí)際用能量進(jìn)行分配。

在歐洲部分地區(qū)，供暖總費(fèi)用分為兩部分收取，一部分是按面積收費(fèi)，一部分是按計(jì)量收費(fèi)；也有些地區(qū)供暖費(fèi)全部按表計(jì)費(fèi)。我國應(yīng)該實(shí)行什么方式，還有待探討。

6.供熱計(jì)量與溫控的意義

第6篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

為了克服地埋管地源熱泵占地和初成本高等缺點(diǎn)，夏才初等提出了一種將地源熱泵系統(tǒng)的地下管路直接植入地下工程的能源地下工程技術(shù)，但在地下工程施工過程中，大體積混凝土的澆筑與地基加固會產(chǎn)生大量的水泥水化熱，而混凝土及加固體與周圍土體的導(dǎo)熱系數(shù)較小，使得地溫恢復(fù)的速度非常緩慢（4年以上）［2］．地溫升高將會使得地源熱泵系統(tǒng)夏季工況的換熱效率降低．目前通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬等手段對混凝土水化放熱過程進(jìn)行了大量研究，并得出了一些推薦值或經(jīng)驗(yàn)公式；朱伯芳提出用復(fù)合指數(shù)式表示水泥水化熱和混凝土絕熱溫升，并根據(jù)試驗(yàn)資料給出參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值；Schindler通過半絕熱放熱試驗(yàn)建立與水化溫度相關(guān)的熱率模型，分析了不同摻量粉煤灰和礦渣對水化過程的影響，并總結(jié)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出水化放熱累計(jì)量的計(jì)算公式；李明賢等通過實(shí)驗(yàn)手段研究了混凝土水化熱對多年凍土地溫的影響，得到了樁基礎(chǔ)水化熱的擴(kuò)散半徑．

劉俊等對地源熱泵土壤溫度的恢復(fù)特性進(jìn)行了模擬與研究，得出了地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)營過程中冷熱負(fù)荷不均衡引起地溫變化以及地溫恢復(fù)的規(guī)律；閆曉娜等對地源熱泵U形埋管的土壤溫度場進(jìn)行了模擬研究與實(shí)驗(yàn)對比，得到了換熱器的傳熱半徑；曹詩定針對能源地鐵站主要熱交換構(gòu)件提出了平面、柱面及球面的熱源模型，并給出相應(yīng)的理論解或數(shù)值解；孫猛基于能量守恒原理建立了地下連續(xù)墻內(nèi)埋管的傳熱模型理論并采用分離變量法和格林函數(shù)法給出了解析解，并初步研究了水化熱對圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度場的影響；但并未開展水化熱對地埋管周圍地溫的影響研究；而地溫變化對地埋管換熱效果影響的研究尚不多見．本文依托上海市自然博物館能源地下工程項(xiàng)目，基于上述水泥水化放熱量求解方法以及地埋管周圍地溫場變化特性，開展研究地下工程中水泥水化熱對地埋管周圍地溫的影響；然后基于上述地下連續(xù)墻內(nèi)埋管的傳熱理論研究地溫變化對地埋管夏季工況換熱效果的影響，從而得出水化熱對地源熱泵地埋管換熱效果的影響，為保障地源熱泵系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供相應(yīng)指導(dǎo)．

1上海市自然博物館工程概況

上海自然博物館位于上海市靜安區(qū)雕塑公園中．地鐵13號線從其下部穿越．基坑開挖深度為17．5m，采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)．為了減小基坑施工對周圍建筑的影響，在基坑的局部區(qū)域采用攪拌樁進(jìn)行地基加固，基坑內(nèi)攪拌樁加固區(qū)域?qū)?m，內(nèi)坑外攪拌區(qū)寬0．85m，加固范圍為從第一道圈梁至底板以下4m；圈梁至底板攪拌區(qū)的水泥參量為180kg•m－3，底板下部攪拌區(qū)的水泥參量360kg•m－3；D2型地下連續(xù)墻尺寸為1m×6m×38m，內(nèi)襯墻厚度為0．6m，底板厚度為1．5m．地基加固平面如圖1所示．上海自然博物館采用地源熱泵系統(tǒng)來承擔(dān)建筑冬季熱負(fù)荷和部分夏季冷負(fù)荷．受場地限制，采用能源地下工程的理念將地源熱泵系統(tǒng)地埋管布置在地鐵連續(xù)墻內(nèi)、自然博物館連續(xù)墻內(nèi)以及自然博物館地下室范圍內(nèi)的灌注樁內(nèi)，如圖2所示．

2水泥水化熱對地溫的影響

通過Ansys數(shù)值模擬與現(xiàn)場實(shí)測地溫的變化來研究在地源熱泵系統(tǒng)投入使用時(shí)水泥水化熱對地溫的影響．?dāng)?shù)值模型依據(jù)上海自然博物館的D2－3地下連續(xù)墻與其周圍的加固土體（圖1）建立，同時(shí)現(xiàn)場測試該地下連續(xù)墻埋深25m和37m處地溫的變化．

2．1基本假設(shè)（1）假設(shè)埋深小于5m的初始地溫場由地表空氣對流換熱作用10年形成；（2）當(dāng)?shù)貙勇裆畲笥诘扔?m時(shí)，不考慮氣溫對地溫的影響，且認(rèn)為地溫隨埋深成線性遞增；因?yàn)槁裆?m處的地溫隨氣溫變化的振幅已衰減為地表的2．3％［10］；（3）不考慮混凝土與土體之間的接觸熱阻；（4）不考慮工程樁的水化熱，因?yàn)楣こ虡兜挠行娣e比較?。?/p>

2．2計(jì)算模型二維計(jì)算剖面如圖3a所示，地下連續(xù)墻寬1m，地下連續(xù)墻左側(cè)（基坑外）土體寬度取20m，右側(cè)（基坑內(nèi)）寬度取28m，地表以下取60m；計(jì)算模型如圖3b所示．

2．3熱物理參數(shù)為了簡化數(shù)值模型，將計(jì)算范圍熱物理性質(zhì)相近的土層歸為同一土層，共分三層：軟土層（0～25m），硬土層（25～30m），承壓含水層（30～60m），并將各層內(nèi)熱物理參數(shù)的平均值作為相應(yīng)土層的熱物理參數(shù)值．各土層、攪拌樁及混凝土的材料熱物理參數(shù)見表1．

2．4邊界條件空氣與土體和混凝土之間屬于第三類邊界條件．（1）初始地溫場：通過數(shù)值計(jì)算10年時(shí)間的地表空氣對流換熱作用得到埋深小于5m的初始地溫場．對上海地區(qū)現(xiàn)有地溫測試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到埋深大于等于5m的地溫函數(shù)。

2．5水化放熱模型由于水泥材料的水化熱釋放過程相對于地下工程的建設(shè)過程較短，所以，對地溫場起決定性作用的是水化熱總量，而與其水化放熱的模型關(guān)系相對較小．由此，混凝土與攪拌樁的水化熱模型均采用復(fù)合指數(shù)模型。2．6水化熱施加過程按照上海自然博物館的實(shí)際工況進(jìn)行模擬．為了簡化模擬過程，水化熱每天施加一次，混凝土和土體與空氣的對流換熱每月進(jìn)行一次，空氣溫度取每月的平均溫度，見表4．上海自然博物館埋管灌注樁（圖2）的有效深度為地下室底板以下0～45m，以此埋深范圍內(nèi)的地溫變化來評判水化熱對地埋管換熱效果的影響．圖6是距地下連續(xù)墻一定范圍內(nèi)地溫平均升高的情況，即距離地下連續(xù)墻2．85m處地溫的平均升高為2．2℃，距地下連續(xù)墻13m以內(nèi)地溫的平均升高在1℃以上．圖7是在地源熱泵投入使用時(shí)沿深度方向的地溫分布曲線，即距離地下連續(xù)墻越近，地溫受到水化熱的影響越明顯，底板以下約10m處的地溫受水化熱影響最大．

3地溫升高對地埋管換熱效果的影響

3．1地溫升高對地埋管換熱效果影響的理論分析由牛頓冷卻定律可以得到單位時(shí)間對流換熱量。2．7計(jì)算結(jié)果對D2－3地下連續(xù)墻埋深25和37m處的溫度變化進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并與實(shí)測數(shù)據(jù)對比．地下連續(xù)墻埋深25m處溫度的實(shí)測值與計(jì)算值偏差較大，如圖4所示；而埋深37m處兩者的數(shù)據(jù)較為吻合（圖5）．地基加固的區(qū)域?yàn)榈谝坏廊α褐粱拥装逡韵?m（埋深21．5m），25m處測點(diǎn)的溫度受攪拌樁水化熱的影響較大，但實(shí)測值與理論計(jì)算值有一定的偏差，原因之一是攪拌樁施工質(zhì)量受諸多因素的影響，相比地下連續(xù)墻其施工質(zhì)量較難得到保證，如攪拌的均勻性，水泥凈漿摻入量會隨深度而不均勻，尤其是當(dāng)深度較大時(shí)水泥凈漿摻入量較難保證。

3．2地埋管換熱效果的現(xiàn)場實(shí)測分析分別對上海自然博物館的D2－23和D3－1地下連續(xù)墻內(nèi)埋管進(jìn)行換熱能力測試．采用恒溫法測試地下連續(xù)墻內(nèi)埋管的換熱效果．受水化熱的影響，在開始測試前地溫仍然維持在較高的溫度（平均值為29．5℃），為了保證一定的溫差，結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，地下連續(xù)墻內(nèi)埋管的進(jìn)水溫度調(diào)整為38℃．實(shí)測進(jìn)回水溫度變化曲線如圖8和圖9所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5．從D3－1測試數(shù)據(jù)可看出，開始試驗(yàn)500min后進(jìn)出水溫差接近穩(wěn)定，此時(shí)進(jìn)出口水溫差為3．1℃，換熱量為2．21kw，然后將進(jìn)水溫度逐漸提高至39℃，進(jìn)出口水溫差增加為3．4℃，換熱量為2．42kw，換熱量提高了9．50％．由式（8）計(jì)算該試驗(yàn)工況中換熱量提高的變化率為11．76％，由于39℃的進(jìn)水溫度在換熱量達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)已經(jīng)歷了約650min，地埋管周圍的地溫會隨實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行而升高，受現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)條件制約，此時(shí)的地溫仍按實(shí)驗(yàn)前的平均地溫，因此由式（8）計(jì)算得到的換熱量變化率比現(xiàn)場實(shí)測的換熱量變化率大．

3．3地溫升高對地埋管換熱效果影響的數(shù)值分析將地埋管對流換熱問題由三維轉(zhuǎn)換成二維進(jìn)行分析，然后基于Ansys軟件進(jìn)行數(shù)值模擬．首先確定管內(nèi)流體的平均溫度，然后計(jì)算流體出水溫度，從而得到地埋管的換熱量．

3．3．1基本假設(shè)（1）土層熱物理參數(shù)取不同埋深的平均值；（2）熱物理參數(shù)不隨溫度變化；（3）將系統(tǒng)運(yùn)行12h之后的換熱量作為換熱效果的參考，因?yàn)榈販貓鲈谙到y(tǒng)運(yùn)行12h后達(dá)到穩(wěn)定；（4）各個(gè)管內(nèi)沿長度方向同一斷面的換熱量相同．

3．3．2計(jì)算模型根據(jù)D2－23段地下連續(xù)墻的埋管形式建立有限元模型，試驗(yàn)時(shí)地下連續(xù)墻水平斷面有4根地埋管，取對稱模型，其中混凝土厚度為1m，基坑內(nèi)、外土寬度體分別為1m和2m，模型寬度為3m，如圖10a所示．地埋管、混凝土和土體采用實(shí)體單元，在地埋管管壁附加表面效應(yīng)單元，將熱對流邊界施加于表面效應(yīng)單元上．計(jì)算模型如圖10b所示。

3．3．3熱物理參數(shù)模型中介質(zhì)的熱物理參數(shù)見表6．

3．3．4邊界條件如圖10b中，模型左側(cè)為對稱邊界，其他邊界為恒溫邊界（溫度與地溫相同）；地埋管管內(nèi)壁為熱流邊界．

3．3．5計(jì)算結(jié)果對D2－23地下連續(xù)墻進(jìn)水溫度為38℃，平均地溫為29．5℃的實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到的換熱量為2．63kw，現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果為2．74kw（表5），兩者換熱量相差為4．0％．雖然有限元法不能準(zhǔn)確地模擬熱響應(yīng)試驗(yàn)過程，但是用其計(jì)算溫度場穩(wěn)定時(shí)地下連續(xù)墻內(nèi)埋管換的熱量與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合．對進(jìn)水溫度為35℃，地溫為17．6℃～30℃的試驗(yàn)工況進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到系統(tǒng)在運(yùn)行48h的換熱量，如圖11所示．圖中，R為相關(guān)系數(shù)。由上述計(jì)算可知上海自然博物館地源熱泵夏季工況地埋管總換熱量隨初始地溫升高而線性減小，且地溫升高1℃，換熱量減小5．76％，與式（8）計(jì)算所得的5．75％較為吻合．

3．4結(jié)果對比分析通過現(xiàn)場實(shí)測D3－1地下連續(xù)墻內(nèi)埋管在進(jìn)水溫度變化1℃時(shí)換熱量的變化，得到相應(yīng)的換熱量的變化率，并與理論分析進(jìn)行對比，驗(yàn)證了式（8）的合理性，然后通過式（8）計(jì)算得到地溫變化1℃對上海自然博物館地源熱泵地埋管換熱量的影響．將現(xiàn)場實(shí)測D2－23地下連續(xù)墻內(nèi)埋管的換熱量與數(shù)值計(jì)算進(jìn)行對比，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的合理性，然后通過數(shù)值計(jì)算得到地溫變化1℃對上海自然博物館地源熱泵地埋管換熱量的影響．

4結(jié)論

第7篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)囂 電子膨脹閃工調(diào)節(jié)特性 控制方法 獨(dú)立控制

電子膨脹閥――蒸發(fā)器聯(lián)合調(diào)節(jié)特性與控制策略

符號

CD――開度系數(shù)

Z――軸向長度，m

Te. Tc――蒸發(fā)、冷凝溫度，℃

Tin――室內(nèi)溫度，℃

Tα――換熱器進(jìn)口風(fēng)溫，℃

Fi――壓縮機(jī)頻率，Hz

Gr――制冷劑流量，kg/s

Gα――風(fēng)量，m3/h

Tsu――過熱度，℃

Tsb――過冷度，℃

Q――換熱量，kW

ρ――介質(zhì)密度，kg/m3

P-壓力，Pa

h――介質(zhì)焓，J/kg

A――管內(nèi)截面積，m2

S――管內(nèi)截面周長，m

A（z）――開度對應(yīng)的截面積

d――管徑

τ――管內(nèi)表面切應(yīng)力，N/m2

q――熱流密度，W/m2

α――兩相流空泡系數(shù)

g――重力加速度，9.8m/s2

u――流速，m/s

Ov――電子膨脹閥開度

下標(biāo)

l――液相制冷劑

v――汽相制冷劑

a――空氣

1.引言

隨著制冷空調(diào)技術(shù)的迅速發(fā)展，空調(diào)器正在從傳統(tǒng)的單室內(nèi)機(jī)、單室外機(jī)的結(jié)構(gòu)逐漸向單室外機(jī)多室內(nèi)機(jī)及多室內(nèi)機(jī)和多室外機(jī)系統(tǒng)發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸趨于復(fù)雜，具有代表性的變流量制冷系統(tǒng)（Variable Refrigerant Volume Air - conditioning System， 簡稱VRV）也從單元變流量制冷系統(tǒng)（SVRV）向多元變流量制冷系統(tǒng)發(fā)展（MVRV）[1-3]。對于多室內(nèi)機(jī)的熱回收系統(tǒng)來說，室內(nèi)機(jī)可能同時(shí)做冷凝器或蒸發(fā)器使用，而且隨著人民生活水平的提高，對室內(nèi)熱舒適性也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的一些控制方法已不能再適應(yīng)新空調(diào)系統(tǒng)的需要。由于系統(tǒng)的復(fù)雜程度的增加，傳統(tǒng)的一些基于制冷空調(diào)系統(tǒng)整體的控制算法都由于其兼容性和可擴(kuò)展性等因素而受到了很大的局限，因此各室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)獨(dú)立控制的思想已經(jīng)被引入到制冷空調(diào)系統(tǒng)的控制之中，一些控制理論和算法如矩陣電子控制算法、人工神經(jīng)元算法和模糊控制算法都已經(jīng)被引用到實(shí)際的制冷空調(diào)系統(tǒng)中[4-8]。為使制冷空調(diào)系統(tǒng)能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，除了在控制技術(shù)上提高之外，更要注重研究制冷空調(diào)系統(tǒng)本身的運(yùn)行調(diào)節(jié)特性。本文在通過分析系統(tǒng)在制冷模式下電子膨脹閥開度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)機(jī)風(fēng)量、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度等對室內(nèi)機(jī)換熱的影響的基礎(chǔ)上，得出了室內(nèi)機(jī)的調(diào)節(jié)特性，找出了對室內(nèi)機(jī)制冷模式下更合理的控制策略。

2.數(shù)學(xué)模型

2.1 電子膨脹閥

電子膨脹閥是通過步進(jìn)電機(jī)等手段使閥芯產(chǎn)生連續(xù)位移，從而改變制冷劑流通面積的節(jié)流裝置。研究表明，電子膨脹閥的流量特性可借鑒熱力膨脹閥的研究成果[9-12]，其模型描述為：

能量方程：

hin=hout

(1)

動(dòng)量方程：

2.2 蒸發(fā)管路及蒸發(fā)器模型

2.2.1 管內(nèi)制冷劑側(cè)穩(wěn)態(tài)模型

在VRV空調(diào)系統(tǒng)中，由于膨脹閥可能設(shè)置在離蒸發(fā)器較遠(yuǎn)的位置，節(jié)流后的兩相制冷劑沿膨脹閥后的管路進(jìn)入蒸發(fā)器，所以在該段管路及蒸發(fā)器內(nèi)部的大部分區(qū)域制　劑處于兩相流動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)液體過冷度較小時(shí)，由于管道阻力及上升立管中重力的影響，液態(tài)制冷劑將會出現(xiàn)閃蒸，閃蒸之后管路內(nèi)的流動(dòng)也為氣、液兩相流動(dòng)；當(dāng)室內(nèi)換熱器制熱采用其出口電子膨脹閥控制制冷劑過冷度時(shí)，膨脹閥之后的高壓液體管內(nèi)仍然可能呈氣、液兩相狀態(tài)。在制冷空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)，蒸發(fā)管路內(nèi)制冷劑兩相流呈環(huán)狀流[13，14]，故本文以環(huán)狀流建模。因制冷劑蒸發(fā)現(xiàn)象可能發(fā)生上述管段的任何位置，建模時(shí)必須在動(dòng)量議程中考慮重力項(xiàng)。

能量守恒議程：

整理上述議程，分別得到氣、液兩相流的質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程。

質(zhì)量守恒方程：

動(dòng)量守恒方程：

式中　Ρtp=αρv+(1-α) ρl是微元管段中兩相流體單位容積的質(zhì)量，稱為兩相流體的密度。

在式（3）～（5）中存在P、α、uv和u1四個(gè)未知數(shù)，方程無法封閉求解。傳統(tǒng)的方法采用空隙率經(jīng)驗(yàn)公式作為補(bǔ)充方程，使方程封閉。但目前還不存在公認(rèn)準(zhǔn)確的空隙率模型計(jì)算公式；本文采用文獻(xiàn)［4］所提出的兩相界面關(guān)系方程使方程封閉。

氣、液兩相界面關(guān)系方程：

在式（3）～（6）四個(gè)方程中，共有P、α、uv和u1四個(gè)未知數(shù)，方程組封閉可解。

2.2.2 空氣側(cè)換熱模型

因橫流蒸發(fā)器外側(cè)的空氣流速較低，一般Re＜2000，且蒸發(fā)器沿氣流方向的管排數(shù)較少，故忽略空氣側(cè)壓降，只考慮質(zhì)量守恒和能量守恒方程。

質(zhì)量守恒方程：

能量守恒方程：

3.調(diào)節(jié)特性

數(shù)值求解蒸發(fā)管路和電子膨脹閥的數(shù)學(xué)模型，可以得出系統(tǒng)的仿真特性。對于選定的系統(tǒng)來說，換熱器的幾何參數(shù)為定值，是一個(gè)不可調(diào)的參數(shù)。因此，影響電子膨脹閥－蒸發(fā)器部分換熱效果的因素主要有電子膨脹閥開度、換熱風(fēng)量、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、室內(nèi)環(huán)境溫度、換熱器幾何參數(shù)。

3.1 膨脹閥開度對蒸發(fā)器換熱量的影響

如圖1所示，當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)量為600m3/h其他參數(shù)不變時(shí)，蒸發(fā)器換熱量隨膨脹閥相對開度的變化曲線。

圖1 換熱量隨膨脹閥相對開度變化曲線

當(dāng)電子膨脹閥開度很小時(shí)，通過蒸發(fā)器的制冷劑流量也很小，制冷劑很容易在蒸發(fā)器內(nèi)變成熱氣體，在蒸發(fā)器出口處有一定的過熱度，蒸發(fā)器兩端的制冷劑焓差基本為一定值。因?yàn)橹评鋭┝髁侩S電子膨脹閥開大而增加，在換熱條件仍能保證蒸發(fā)器出口制冷劑過熱時(shí)，出口制冷劑焓值變化不大，所以蒸發(fā)器的換熱量也隨流量的增加而逐漸增加。當(dāng)膨脹閥繼續(xù)開大，制冷劑流量增大到一定程度以后，換熱條件已經(jīng)不能使制冷劑出口有過熱度，出口已經(jīng)處于兩相區(qū)，管外空氣側(cè)的流量和換熱系數(shù)基本為定值，制冷劑流量的增大造成出口干度的降低，但管內(nèi)制冷劑的換熱系數(shù)會有所上升，因此，蒸發(fā)器換熱量只隨電子膨脹閥相對開度的增加略有上升。這說明，在蒸發(fā)器出口有過熱度的情況下，通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的換熱量的效果是很明顯的，而當(dāng)蒸發(fā)器出口已出現(xiàn)回液的情況下，通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的換熱量收效甚微。

3.2 室內(nèi)機(jī)風(fēng)量對蒸發(fā)器換熱量的影響

換熱量隨室內(nèi)機(jī)風(fēng)量的變化曲線如圖2所示，當(dāng)風(fēng)量很小時(shí)，不能使管內(nèi)的制冷劑完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有一定的回液，隨著風(fēng)量的增加，管外的換熱系數(shù)也逐漸增加，空氣帶走的熱量增多，因此蒸發(fā)器出口處的制冷劑干度也逐漸增加，制冷劑在蒸發(fā)器進(jìn)出口的焓差逐漸增大，在制冷劑流量不變的情況下，換熱量逐漸增大，當(dāng)風(fēng)量增大到一定程度以后，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑能夠完全蒸發(fā)，風(fēng)量增加使制冷劑只能進(jìn)行顯熱交換，出口焓值變化已經(jīng)不大，所以換熱量隨風(fēng)量增大而略有增加。

圖2 換熱量隨風(fēng)量變化曲線

3.3 冷凝溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，冷凝溫度、冷凝壓力的變化主要通過影響制冷劑流量來影響蒸發(fā)器的換熱量，如圖3所示。隨著冷凝壓力的升高，電子膨脹閥的進(jìn)出口壓差也隨著增大，在蒸發(fā)器能夠保證制冷劑完全蒸發(fā)的情況下，制冷劑流量的增加也就意味著蒸發(fā)器換熱量的增加。

圖3 換熱量隨冷凝溫度變化曲線

3.4 蒸發(fā)溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓力的變化從兩個(gè)方面來影響蒸發(fā)器的換熱量，一方面隨著蒸發(fā)溫度（蒸發(fā)壓力）的升高，電子膨脹閥的進(jìn)出口壓差減小，使得通過電子膨脹閥的制冷劑流量減??；另一方面，蒸發(fā)溫度的升高，使得制冷劑與空氣的換熱溫差減小，也使換熱效果降低。兩個(gè)方面的因素共同使蒸發(fā)器的換熱量隨著蒸發(fā)溫度的升高而降低。如圖4所示。

圖4 換熱量隨蒸發(fā)溫度變化曲線

3.5 室溫對蒸發(fā)器換熱量的影響

室內(nèi)溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響如圖5所示。室內(nèi)溫度就是蒸發(fā)器空氣側(cè)的入口溫度，當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí)，室內(nèi)溫度主要影響管內(nèi)外的換熱溫差，由于經(jīng)過蒸發(fā)器冷卻，空氣溫度最多只能降低到蒸發(fā)溫度，所以當(dāng)風(fēng)量一定時(shí)也決定了蒸發(fā)器的最大換熱量。當(dāng)室內(nèi)溫度很低時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑不能完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有回液現(xiàn)象，隨著室內(nèi)溫度的上升，換熱器的換熱量也逐漸上升，蒸發(fā)器出口的制冷劑干度也逐漸上升；當(dāng)室內(nèi)溫度上升至一定值時(shí)，制冷劑能夠完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有一定的過熱度，由于制冷劑溫度最高只能升到室內(nèi)溫度，制冷劑的在蒸發(fā)器出口的焓值變化很小，換熱量隨室溫的增加略有上升。

圖5 換熱量隨室溫變化曲線

3.6 調(diào)節(jié)參數(shù)的聯(lián)合影響

影響蒸發(fā)器換熱量的參數(shù)中蒸發(fā)溫度和冷凝溫度是表征系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)，不能直接作為調(diào)節(jié)參數(shù)，室內(nèi)溫度是被控對象；如果系統(tǒng)正常運(yùn)行，還需要蒸發(fā)器出口制冷劑保持一定的過熱度以防止回液。因此，要控制的參數(shù)是室內(nèi)溫度和過熱度，能作為調(diào)節(jié)參數(shù)的只有室內(nèi)機(jī)風(fēng)量和電子膨脹閥開度。室內(nèi)機(jī)風(fēng)量和電子膨脹閥開度對室內(nèi)蒸發(fā)器的聯(lián)合影響結(jié)果如圖6所示。

圖6 制冷量、過熱度隨膨脹閥開度和室內(nèi)機(jī)風(fēng)量的變化曲線

電子膨脹閥和蒸發(fā)器聯(lián)合工作輸入、輸出狀態(tài)方程可以用下式來表示：

結(jié)合前面的分析可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 當(dāng)蒸發(fā)器出口制冷劑已經(jīng)過熱時(shí)，因制冷劑出口焓值變化不大，電子膨脹閥所決定的制冷劑出流量是決定換熱量的主要因素；風(fēng)量對換熱量不大，而對過熱度影響較大。各調(diào)節(jié)手段民對應(yīng)的控制對象之間可近似認(rèn)為是相互獨(dú)立的，此時(shí)B（t）是對角占優(yōu)的。

(2) 當(dāng)蒸發(fā)器出口為兩相流時(shí)，蒸發(fā)器空氣側(cè)進(jìn)出口溫差基本為定值，換熱量主要由風(fēng)量決定，電子膨脹閥開度對換熱量影響不大，但進(jìn)、出口焓差與流量近似成反比，對出口干度的影響較大。室內(nèi)機(jī)風(fēng)量對過熱度同樣有較大的影響。此時(shí)B（t）是上三角矩陣。調(diào)節(jié)手段對控制對象的影響是有一定的耦合度的。

(3) 只要保證蒸發(fā)器出口為過熱狀態(tài)，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)手段與控制對象之間的獨(dú)立調(diào)控。而在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，保證蒸發(fā)器出口過熱又是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的條件之一。所以在過熱度優(yōu)先控制的模式下，獨(dú)立調(diào)節(jié)是可以實(shí)現(xiàn)的。

(4) 在蒸發(fā)器出口未過熱的情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)量和調(diào)節(jié)膨脹閥開度對過熱度有同等程度的影響。仍可以采用風(fēng)量控過熱度優(yōu)先的方法，同時(shí)用膨脹閥開度來改善風(fēng)量對過熱度的調(diào)節(jié)，獨(dú)立控制與適當(dāng)?shù)鸟詈弦材苋〉猛瑯有Ч?/p>

根據(jù)上述分析，提出了風(fēng)量Gα控制過熱度Tsu，電子膨脹閥開度Qυ控制室內(nèi)溫度Tin的控制策略。

5.結(jié)論 在兩個(gè)優(yōu)先原則下，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)機(jī)風(fēng)量與電子膨脹閥開度對室內(nèi)溫度與過熱度的解耦控制，獨(dú)立控制策略是可以實(shí)現(xiàn)的；獨(dú)立控制策略可用于復(fù)雜的系統(tǒng)，可對整個(gè)系統(tǒng)采用分布式控制模式；獨(dú)立控制策略便于實(shí)現(xiàn)模塊化，不會因系統(tǒng)形式的改變而對控制方法產(chǎn)生較大的影響；獨(dú)立控制策略有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，不會由于系統(tǒng)的復(fù)雜而增加控制部分的成本。

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9 中尾正喜他，年間冷房空調(diào)機(jī)の高效率制御（第2報(bào)）.　空氣調(diào)和（衛(wèi)生工學(xué)會論文集，1996；60

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第8篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

關(guān)鍵字處理器；動(dòng)態(tài)功耗；溫度監(jiān)控

1引言

隨著CPU集成度和運(yùn)行速度的不斷提高，其功耗也越來越大，導(dǎo)致CPU的運(yùn)行溫度越來越高，并成為CPU技術(shù)發(fā)展的瓶頸。CPU的溫升不僅影響CPU技術(shù)的進(jìn)一步快速發(fā)展，而且直接影響CPU的穩(wěn)定性和使用壽命。如何抑制CPU的溫升和迅速降低CPU的溫度成為CPU設(shè)計(jì)和使用的一個(gè)重點(diǎn)。

CPU設(shè)計(jì)者主要從體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、集成電路半導(dǎo)體材料選擇、CPU內(nèi)功能電路布局、CPU幾何尺寸等方面把握CPU的理論功耗和表面散熱途徑。CPU在完成設(shè)計(jì)并成為產(chǎn)品以后，在使用的過程中，它的實(shí)際功耗和散熱效率會因不同的使用環(huán)境而有所不同。CPU的使用環(huán)境包括周圍溫度、氣壓、通風(fēng)、供電電壓、時(shí)鐘頻率、散熱措施、負(fù)荷特點(diǎn)等。本文重點(diǎn)討論各種溫控技術(shù)，并且給出解決降溫的各種措施。

2影響CPU溫升的因素

CPU的溫升取決于兩大方面，一個(gè)方面是CPU工作不斷產(chǎn)生的熱量累積；另一個(gè)方面是對CPU產(chǎn)生的熱量的導(dǎo)散。熱量增加和散熱不暢都會導(dǎo)致CPU的溫度上升，并造成對CPU的損傷。

CPU的熱量來源于它的功耗，根據(jù)CPU功耗與供電電壓和工作頻率的關(guān)系可以看到供電電壓和工作頻率是影響CPU溫升的兩個(gè)重要因素。

CMOS電路CPU的動(dòng)態(tài)功耗為P=CV2f，其中C表示電路負(fù)載大小，V表示供電電壓，f為工作頻率。可見工作頻率f與芯片的動(dòng)態(tài)功耗成線性正比例關(guān)系，供電電壓V的平方與芯片的動(dòng)態(tài)功耗成線性正比例關(guān)系，對于一顆CPU來說，電壓越高，時(shí)鐘頻率越快，則功率消耗越大。因此，在能夠滿足功能正常的前提下，盡可能選擇低電壓工作的CPU能夠在總體功耗方面得到較好的效果。對于已經(jīng)選定的CPU來講，降低供電電壓和工作頻率，也是一條節(jié)省功率的可行之路。

3CPU的溫控技術(shù)[1][4][5]

3.1外部溫度監(jiān)控技術(shù)

對CPU溫度監(jiān)控通過“外部監(jiān)測”措施—即通過主板CPU插座下面的熱敏電阻來監(jiān)測CPU工作時(shí)的溫度。CPU插座內(nèi)采用立式或貼片式的熱敏電阻。整個(gè)監(jiān)測過程全部是由主板來負(fù)責(zé)，熱敏電阻直接將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳給主板上的溫控電路，如果監(jiān)測到CPU的工作溫度超過在BIOS中的預(yù)設(shè)值時(shí)就會自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)或報(bào)警。采用此種方式的優(yōu)點(diǎn)是體積小、價(jià)格低，使用方便，不過在監(jiān)控處理器溫度時(shí)明顯存在缺陷，比如用此類監(jiān)測方式得到的溫度往往是CPU底面的溫度，而不是內(nèi)核溫度，溫度讀數(shù)是由監(jiān)控芯片根據(jù)溫敏電阻的阻值變化計(jì)算得出，而且此類接觸式測試受外部環(huán)境影響較大。如果熱敏電阻與微處理器接觸不夠緊密，微處理器的熱量不能有效地傳送到，所測量溫度會有很大誤差。有些主板上采用SMD貼片熱敏電阻去測量微處理器溫度，其測量誤差比直立式熱敏電阻誤差更大，因?yàn)檫@種貼片元件很難緊密接觸到微處理器。故此類CPU溫控結(jié)果誤差性極大、反應(yīng)不靈敏，所得結(jié)果僅僅只供參考。這就帶來了一個(gè)十分嚴(yán)重的問題∶表面溫度不能及時(shí)反映微處理器核心溫度變化，從而形成一個(gè)時(shí)間滯后的問題。因?yàn)楹诵臏囟茸兓笠?jīng)過一段時(shí)間才能傳送到微處理器表面。相比之下，表面溫度反應(yīng)十分遲鈍，其升溫速度遠(yuǎn)不及核心溫度，當(dāng)核心溫度發(fā)生急劇變化時(shí)，表面溫度只有“小幅上揚(yáng)”。Pentium4和AthlonXP等最新的微處理器，其核心溫度變化速度達(dá)30～50℃/s，核心溫度的變化速度越快，測量溫度的延遲誤差也越大。在這種背景之下，如果再以表面溫度作為控制目標(biāo)，保護(hù)電路尚未做出反應(yīng)，微處理器可能早已燒壞。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(溫度偏差修正)的CPU內(nèi)核心溫度監(jiān)測溫度修正方案來糾正此種CPU溫控所帶來的偏差。所謂“溫度偏差修正”就是指當(dāng)系統(tǒng)采用外部測量法時(shí)，必須在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上增加一個(gè)溫度偏差值：即BIOS中顯示的溫度值=實(shí)際測試值+溫度偏差值。這個(gè)偏差值由主板熱敏電阻、臨界溫度等因素來決定，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定以后它就是一個(gè)常量(通過刷新BIOS可以改變這個(gè)值)。這些措施在一定程度上可以減小誤差值。但是，問題仍不能得到根本性解決，比如對于突發(fā)事件(如風(fēng)扇脫落)所帶來的溫度急劇提升完全不能及時(shí)做出反應(yīng)。為此我們考慮采用內(nèi)部溫控技術(shù)。

3.2內(nèi)部溫控技術(shù)

針對外部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，CPU廠商在CPU內(nèi)核里面加入了一個(gè)專門用于監(jiān)測CPU溫度的熱敏二極管，將CPU溫度來引了“內(nèi)部溫控”時(shí)代。在這里整個(gè)處理器溫度監(jiān)控系統(tǒng)可分為外部控制型和內(nèi)部控制型兩種基本結(jié)構(gòu)。外部控制型監(jiān)控系統(tǒng)，其實(shí)就是主板的溫度監(jiān)控電路，它有三種基本存在形式∶一種是采用獨(dú)立的控制芯片，，這些芯片除了處理溫度信號，同時(shí)還能處理電壓和轉(zhuǎn)速信號；第二種形式是在BIOS芯片中集成了溫度控制功能；第三種形式是南橋芯片中集成溫度控制功能，目前新一代南橋芯片都有溫度監(jiān)控功能。而內(nèi)部控制型監(jiān)控系統(tǒng)則是指CPU內(nèi)核心中整合的熱敏二極管，這個(gè)熱敏二極管的正負(fù)兩極作為CPU兩個(gè)針腳直接來通過主板CPU插座和主板的溫度監(jiān)控電路相連。在整個(gè)監(jiān)控過程中，當(dāng)CPU工作時(shí)，熱敏二極管就將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)變化傳輸給主板的溫控電路，由主板的一個(gè)特定邏輯運(yùn)算電路通過所接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出CPU的內(nèi)核溫度，如果計(jì)算出來的溫度高于預(yù)設(shè)溫度警戒線時(shí)，系統(tǒng)就會自動(dòng)在瞬間切斷CPU核心電壓，使CPU停止工作并讓系統(tǒng)掛起來，從而可以很好地保護(hù)CPU不被燒毀。P2、P3及AthlonXP處理器都是采用了此種技術(shù)。這種方法反饋回來的溫度并不是很準(zhǔn)確，往往要比CPU核心溫度低5度左右。為防止它的處理器過熱燒毀推出了S2K總線斷開技術(shù)：即當(dāng)處理器內(nèi)核溫度過高時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)出一個(gè)HALT指令(HALT改指令的意思是在沒有要處理的指令和數(shù)據(jù)時(shí)將處理器掛起)，當(dāng)CPU接收到HALT指令時(shí)，處理器會轉(zhuǎn)到相應(yīng)的等待模式，這種模式只需要消耗較小的功率。

通過在CPU內(nèi)核整合熱敏二極管來控溫已經(jīng)是一種能很準(zhǔn)確監(jiān)控CPU核心溫度的方法了，而且配合主板的溫控電路就能即時(shí)保護(hù)過熱的CPU，使其不至于在風(fēng)扇突然停轉(zhuǎn)或意外脫落時(shí)CPU被燒掉。但此類內(nèi)部溫控技術(shù)存在一個(gè)弊端，那就是在CPU溫度過高時(shí)通過直接關(guān)閉電腦來達(dá)到保護(hù)的目的，這樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)因?yàn)槲茨芗皶r(shí)保存而丟失，忽略了數(shù)據(jù)的價(jià)值往往要比一個(gè)CPU的價(jià)值要高的可能性。而且熱量不穩(wěn)定可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，如果電腦死機(jī)或程序進(jìn)入死循環(huán)，就會失去監(jiān)控作用，也就無法保護(hù)微處理器了。

3.3熱量控制電路

為彌補(bǔ)第一代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)—熱量控制電路(ThermalControlCircuit，英特爾又將它命名為熱量監(jiān)視器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的溫控電路的特點(diǎn)是內(nèi)部僅擁有一個(gè)熱敏二極管不同，而Northwood核心P4的熱量控制電路擁有兩套熱敏二極管。其中一套熱敏二極管偵測CPU的溫度值并傳輸給主板上的硬件監(jiān)控系統(tǒng)，這套裝置像傳統(tǒng)的內(nèi)部溫控技術(shù)一樣通過關(guān)閉系統(tǒng)來保護(hù)CPU，不過只是在緊急情況才會自動(dòng)關(guān)閉。第二套熱敏二極管放置在CPU內(nèi)核溫度最高的部位，幾乎觸及ALU單元，并作為熱量控制電路的一個(gè)組成部分。在CPU工作中，這兩套熱敏二極管的電阻會因溫度而變化，因此通過它的電流也會隨著CPU的核心溫度而變化，通過與內(nèi)設(shè)參考電流的比較，系統(tǒng)能夠判斷當(dāng)前電流是否達(dá)到了臨界點(diǎn)。如果CPU最熱的地方超過一定值，第二套熱量溫控裝置會發(fā)送一個(gè)PROCHOT#信號使熱量控制電路系統(tǒng)開始工作，通過減小CPU的負(fù)載來降溫，其實(shí)這套熱敏二極管起到波動(dòng)調(diào)節(jié)作用。Pentium4的熱量控制機(jī)制并非是減少時(shí)鐘頻率，而是減少其輸出的有效工作頻率。當(dāng)溫度正常的時(shí)候，ALUs(算術(shù)邏輯運(yùn)算器)將會接受到一定的頻率。但當(dāng)主板檢測到CPU的核心溫度達(dá)到一個(gè)特定的臨界值時(shí)，熱量控制電路就開始發(fā)送PROCHOT#信號，將空置的時(shí)鐘周期插入到正常的時(shí)鐘周期內(nèi)，發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號如圖1所示。

圖1發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號

PROCHOT#激活的無效周期會將某些正常時(shí)鐘周期省略掉，使得最終發(fā)送給CPU邏輯運(yùn)算單元的信號頻率就會有所降低，從而通過降低CPU的工作效能來達(dá)到降溫的目的。隨著溫度的降低，熱量控制電路將會開始減少空時(shí)鐘周期的數(shù)量以使CPU返回它原來的工作模式。只要CPU核心溫度比臨界值低1度時(shí)，熱量監(jiān)視器就會停止發(fā)送過熱信號。熱量控制單元就會停止產(chǎn)生空的時(shí)鐘周期，CPU的性能也就恢復(fù)到正常值，過熱保護(hù)系統(tǒng)被激活只需十幾億分之一秒，我們還可以在Pentium4主板的BIOS中選擇超警戒溫度來進(jìn)行控制。當(dāng)處理器的任務(wù)周期(dutycycle)占全部周期的比例越大說明處理器的工作效率越高，其可以調(diào)節(jié)的比例在12.5%到87.5%之間，選擇的數(shù)值越小，則任務(wù)周期的比例越小，效率降幅反而越大，我們還可以利用PROCHOT#引腳功能保護(hù)主板的其它元件。當(dāng)供電模塊的溫度超出警戒溫度時(shí)，監(jiān)控電路輸出低電平到PROCHOT#，從而激活TCC，通過降低微處理器功耗來達(dá)到保護(hù)供電模塊及主板其它元件的目的。

4抑制CPU溫升的措施

4.1風(fēng)冷散熱系統(tǒng)

風(fēng)冷散熱系統(tǒng)由散熱片和風(fēng)扇構(gòu)成，判斷散熱片的好壞的重要依據(jù)是表面積的大小，采用眾多的鰭片來提高散熱效果。散熱片的內(nèi)部和邊緣需要設(shè)置合理的導(dǎo)風(fēng)通道，散熱片的切割面要磨光，以使其能與CPU表面完全結(jié)合。滾珠軸承的壽命、噪音、發(fā)熱量遠(yuǎn)較含油軸承好。工作電壓為12v，耗電量在十瓦之內(nèi)。不少人認(rèn)為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高，那么在同一時(shí)間內(nèi)，從CPU上帶走的熱量就越多，這樣CPU就越容易冷卻，事實(shí)并不是如此。如果風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速超過其標(biāo)準(zhǔn)值，那么風(fēng)扇在長時(shí)間超負(fù)荷情況下運(yùn)行時(shí)，從CPU上帶走的熱量就比在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量小，這樣時(shí)間運(yùn)行得越長，熱量差也就越大，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不但不能起到良好的冷卻效果，反而使CPU溫度大幅提升；況且，散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，可能在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪音就越大，嚴(yán)重的話可能讓風(fēng)扇或者CPU報(bào)廢；另外，要想讓風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須有較大的功率來提供動(dòng)力源，而高動(dòng)力源是從主板和電源中的高功率中獲得的，主板和電源在超負(fù)荷功率下就會經(jīng)常引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高冷卻效果越好的說法是不成立的。從理論上分析，風(fēng)扇功率越大散熱效果應(yīng)該越好，但這樣的理論成立是在一定的前提之下的，也就是說在風(fēng)扇的運(yùn)行功率不超過額定運(yùn)行功率的條件下，功率越大的風(fēng)扇通常它的風(fēng)力也越強(qiáng)勁，散熱的效果也越好。而風(fēng)扇的功率與風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速又是直接聯(lián)系在一起的，也就是說風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇也就越強(qiáng)勁有力。不能片面地強(qiáng)調(diào)高功率，這需要同計(jì)算機(jī)本身的功率相匹配，如果功率過大，不但不能起到很好的冷卻效果，反而可能會加重計(jì)算機(jī)的工作負(fù)荷，從而會產(chǎn)生惡循環(huán)，最終縮短了CPU風(fēng)扇的壽命。因此，用戶在選擇CPU風(fēng)扇時(shí)，不能錯(cuò)誤認(rèn)為風(fēng)扇功率大其散熱效果肯定會好，而應(yīng)該根據(jù)夠用原則來選擇與自己電腦相匹配的風(fēng)扇。并且在選擇好風(fēng)扇之后能夠根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的機(jī)箱，從而更好地降低CPU的溫度。

4.2半導(dǎo)體散熱系統(tǒng)

半導(dǎo)體制冷器由許多N型和P型半導(dǎo)體材料排列組成，N、P之間是銅、鋁等金屬材料，外面是絕緣和導(dǎo)熱良好的陶瓷片。通電后，電子由負(fù)極出發(fā)，經(jīng)P型半導(dǎo)體吸收熱量，至N型半導(dǎo)體放出熱量。冷端接到CPU，熱端接到散熱片，由風(fēng)扇將熱量排出。這種散熱系統(tǒng)消耗功率為10w至50w，增加了微機(jī)電源負(fù)擔(dān)，本身產(chǎn)生大量熱，容易造成半導(dǎo)體散熱片的高溫?zé)龤?，低溫一面容易產(chǎn)生露。

4.3液氮散熱系統(tǒng)

液氮散熱系統(tǒng)的工作原理是將主板、CPU等部件密封于一個(gè)空間里并抽成真空，CPU被內(nèi)部充滿液態(tài)氮的玻璃容器密封。進(jìn)行類似水冷的循環(huán)散熱。，它的特點(diǎn)是冷卻能力強(qiáng)，但制造工藝復(fù)雜，容易結(jié)霜產(chǎn)生露水。

4.4軟件降溫

軟件降溫利用了CPU“空閑掛起”指令進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)了CPU的降溫及功耗的降低?！翱臻e掛起”就是指在一段時(shí)間內(nèi)沒有接收到指令，CPU自動(dòng)進(jìn)入低耗能的休眠狀態(tài)，降溫軟件縮短了CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)的等候時(shí)間，從而減少了熱量的產(chǎn)生。降溫軟件占用約1%至3%的系統(tǒng)資源，使CPU下降3至10℃。但是當(dāng)CPU進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)的工作時(shí)，CPU能夠得到“空閑掛起”的機(jī)會不大，這種情況下，軟件降溫的作用便失去了。

5結(jié)論

本文從CPU升溫的因素說起，接著詳細(xì)地介紹了當(dāng)前幾種主要的CPU溫控技術(shù)，并分析每種溫控技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，接著介紹了當(dāng)前的幾種主要的CPU降溫措施。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：溫度變化和熱量的關(guān)系范文

關(guān)鍵詞 熱量表；動(dòng)態(tài)計(jì)量；誤差；工作原理

中圖分類號 TH81 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）101-0130-01

我國北方地區(qū)長期以來的采暖用熱都不是按照實(shí)際用熱量來進(jìn)行計(jì)量收費(fèi)的，而一般都是按照住宅面積收費(fèi)，而用戶也不可以按照自身的實(shí)際需要來對用熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣一來，就嚴(yán)重造成了熱資源的浪費(fèi)，用戶節(jié)能意識也較差，甚至有些用戶為了貪圖便宜，在可以不用暖氣的時(shí)候仍然把暖氣閥門打開或者將溫度設(shè)置較高。這種熱量的收費(fèi)方式明顯就存在著不科學(xué)性和不合理性。而國外很多發(fā)達(dá)國家早已在二十世紀(jì)八十年代初就開始大規(guī)模應(yīng)用熱量表，熱力公司計(jì)價(jià)收費(fèi)的手段和依據(jù)也早已按照熱量表所顯示的實(shí)際用熱量來進(jìn)行收取，據(jù)美國國家能源中心統(tǒng)計(jì)，采用熱量表之后，平均可以節(jié)能20%～30%。在我國目前的市場經(jīng)濟(jì)體制下，現(xiàn)有熱量的收費(fèi)制度已經(jīng)完全不能滿足需要，國家建設(shè)部等相關(guān)部委也做出了規(guī)定，要求全面普及熱量表。

1 熱量表的工作原理

熱量表又稱熱能積算儀、熱能表，主要是用于對載熱液體在熱交換環(huán)路中所轉(zhuǎn)換或者所吸收熱量進(jìn)行測量的儀器，可以有效地測量出供冷系統(tǒng)的吸熱量和供熱系統(tǒng)的供熱量，顯示熱量也是采用法定的計(jì)量單位。將流量計(jì)安裝在回流管上或者流體入口處發(fā)出脈沖信號，再將一對溫度傳感器分別安裝在通過載熱流體的下行管上和上行管上給出表示溫差的模擬信號，三路傳感器的信號就構(gòu)成了熱量表采集數(shù)據(jù)，最后想要獲取熱交換系統(tǒng)中的熱量數(shù)據(jù)，采用積算公式即可。

建筑供暖將實(shí)行分戶計(jì)量，每戶家庭將安裝一塊熱量表，按照實(shí)際供熱量收費(fèi)，家中再安裝一個(gè)溫控閥，可以調(diào)節(jié)溫度，用多少熱，就花多少錢。在冬天供暖季，保證房屋通風(fēng)的情況下，住戶可通過手動(dòng)改變溫控閥的溫度設(shè)定值，自主調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，就好比用遙控器及時(shí)控制空調(diào)溫度一樣，在提高舒適度的同時(shí)還節(jié)約能源。但分戶計(jì)量不僅僅是裝個(gè)熱量表那么簡單，房屋的不同朝向、不同戶型和不同的位置，都會影響供熱的效果。熱和水、電不同，熱有傳導(dǎo)性，位于單元東西兩頭的房間和位于中間的房間，要達(dá)到同樣的室溫，其所需的熱量是不同的，因?yàn)閮深^的房屋有冷墻，因此需要更多的熱量才能夠達(dá)到相同的溫度。

熱量表在使用過程中，不可將管道上的閥門完全關(guān)閉，管道中長時(shí)間無熱水流過，易造成熱量表凍壞；熱能表為計(jì)量器具，必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求對其進(jìn)行定期檢定，并在檢定時(shí)更換電池；換熱系統(tǒng)的水質(zhì)要清潔、軟化、無污垢，以保證熱能表流暢運(yùn)行、不被堵塞、損壞；熱量表必須安裝過濾器，并對過濾器進(jìn)行定期清洗；換熱系統(tǒng)正常工作時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)熱量表瞬時(shí)流量明顯減少，這說明過濾器內(nèi)污垢過多使管道變窄，水流減小，這時(shí)應(yīng)及時(shí)清理過濾器；熱量表的外部應(yīng)有保護(hù)措施，如儀表箱體，防止人為破壞或意外損壞。

2 熱量表的動(dòng)態(tài)計(jì)量特點(diǎn)

不管是國產(chǎn)的熱量表，還是進(jìn)口的熱量表，其計(jì)算用戶系統(tǒng)散熱量的原理都是K系數(shù)法和焓差法兩種，這兩種原理都是基于國際建議OIML R75-1標(biāo)準(zhǔn)（由國際法制計(jì)量組織制定）和歐洲熱量表標(biāo)準(zhǔn)EN1434。計(jì)算換熱量的時(shí)候，無論是采用K系數(shù)法，還是采用焓差法，其所造成的誤差都不只是簡單的流量誤差和溫度誤差之和了，因?yàn)樗腒系數(shù)、焓值、密度與溫度都不是簡單的線性關(guān)系。熱量表在實(shí)際運(yùn)行過程中，其誤差與測量點(diǎn)的焓值、密度、流量、溫度密切相關(guān) ，且計(jì)算十分繁瑣復(fù)雜。與焓差法相比，K系數(shù)與溫度的關(guān)系更加復(fù)雜，所以在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)所涉及的數(shù)據(jù)量更大，所以一般為了方便，大多采用焓差法。

但是，這兩種熱量計(jì)算法都是在整個(gè)供熱系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時(shí)所得到的，但我們知道，在實(shí)際的供熱系統(tǒng)運(yùn)行中，供水溫度和系統(tǒng)流量都很有可能出現(xiàn)連續(xù)變化或者階躍變化。在這種情況下，用戶系統(tǒng)散熱量就包括了時(shí)間的函數(shù)、溫度的函數(shù)、供熱系統(tǒng)流量的函數(shù)。且供熱系統(tǒng)從動(dòng)態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過渡時(shí)間很長，所以一般都采用動(dòng)態(tài)公式來計(jì)算累積熱量，而不采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算公式，目的就在于有效地避免誤差的產(chǎn)生。

熱量表一般分為三級表、二級表、一級表三個(gè)準(zhǔn)確度等級，首先需要說明的是熱量表的最大允許誤差不能用一個(gè)固定的誤差數(shù)字來描述，比如2%或5%等等，因?yàn)榧幢阃粶?zhǔn)確度等級的熱量表，隨著工作條件不同，對它的誤差要求也是不同的。

由于整體式熱量表的各計(jì)量部件在邏輯上是不可分割的，所以它的最大允許誤差E必須由標(biāo)準(zhǔn)裝置一次性給出，它的誤差極限分別由下述公式給出：

3 熱量表動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差的特點(diǎn)

熱量表動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差的特點(diǎn)主要有以下一些：

1）當(dāng)流量階躍量較小，而初始流量相同的時(shí)候，熱量表所對應(yīng)的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差較?。蝗绻髁侩A躍量較大，且初始流量也不相同時(shí)，熱量表所對應(yīng)的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差就較大。

2）當(dāng)初始流量不同，但是流量階躍量是相同的情況下，熱量表的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差與初始流量的大小成反比，初始流量越小，則熱量表的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差越大；初始流量越大，則熱量表的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差越小。

3）熱量表動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差一般都只是存在于動(dòng)態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過渡過程中，但是這個(gè)過渡時(shí)間往往需要三十分鐘以上，時(shí)間較長，所以應(yīng)該想辦法采取相應(yīng)的措施來予以修正。在對熱計(jì)量儀表進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用整體標(biāo)定的方法，這樣可以使熱量表標(biāo)定的精度更高。

4）如果供熱系統(tǒng)的流量階躍量低于5kg/h的時(shí)候，那么一般來說，可以基本不考慮流量階躍量對于供熱系統(tǒng)的影響。但是如果高于5kg/h的時(shí)候，那么就必須考慮到所造成的誤差，及時(shí)予以修正。在修正該項(xiàng)誤差的過程中，應(yīng)該加入一定的修正參數(shù)，按照相應(yīng)的計(jì)算程序乘上與不同階躍量所相應(yīng)的系數(shù)，以此在最大程度上降低流量測量值的影響。

4 結(jié)束語

總之，熱量表在熱量計(jì)量和節(jié)能減排中將會發(fā)揮出重要的作用，應(yīng)該盡量降低熱量表的動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差，使其體現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益，值得大力發(fā)展。

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