第十四章内能的利用[高等教学]

1、内能的利用内能的利用 1严选课件 知识点知识点1：热机热机 1、热机是把、热机是把内能内能转化为转化为机械能机械能的机器。的机器。 （蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等）（蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等） 2、内燃机：内燃机： 是燃料在汽缸内燃烧的机器，它是燃料在汽缸内燃烧的机器，它 分为汽油机和柴油机。分为汽油机和柴油机。 3、冲程冲程：活塞在汽缸内：活塞在汽缸内,从从汽缸汽缸的一端的一端 运动到运动到汽缸汽缸的另一端。的另一端。 4、内燃机的工作过程、内燃机的工作过程：（：（四个冲程四个冲程） 2严选课件 在试管内装些水，用橡皮塞塞住，在试管内装些水，用橡皮塞塞住， 加热使水沸腾，会看到什么现象？

2、加热使水沸腾，会看到什么现象？ 塞子被冲出！塞子被冲出！ 1、热机 3严选课件 燃料的化学能水蒸气的内能塞子运动的机械能 能量转化：能量转化： 4严选课件 汽油机的构造汽油机的构造 火花塞 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 5严选课件 汽油机工作原理汽油机工作原理 燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转 变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃 气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 吸入的是： 汽油与空气 的混合物 机械能转 化为内能 内能转化 为机械能 火花塞 6严选课件 1一个工作循环中，那些冲程，发生了怎样的 能量转化？ 压缩冲程: 机械能转化为内能。 做功冲程：内能转化为

3、机械能 2一个工作循环中，经历四个冲程,能量转化两 次，飞轮转动两周，做功一次 3四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余 三个冲程靠飞轮惯性完成。 7严选课件 汽油机汽油机柴油机柴油机 不不 同同 点点 燃料燃料汽油汽油柴油柴油 结构结构火花塞火花塞喷油嘴喷油嘴 吸气冲程吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是空气吸入的是空气 压缩冲程压缩冲程气压、温度相对较低气压、温度相对较低气压、温度相对较高气压、温度相对较高 点火方式点火方式点燃式点燃式压燃式压燃式 相相 同同 点点 工作循环工作循环都有四个冲程都有四个冲程 能量转化能量转化 （1）压缩冲程：机械能转化成

4、内能）压缩冲程：机械能转化成内能 （2）做功冲程：内能转化成机械能）做功冲程：内能转化成机械能 活塞、曲轴运动活塞、曲轴运动 每一个工作循环，活塞往复两次，每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。曲轴转动两周，对外做功一次。 运动运动都需要外力都需要外力 优缺点优缺点 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。但两者都带来了废气和噪声污染。 汽油机和柴油机的异同表汽油机和柴油机的异同表 8严选课件 练习：练习： 1、单缸四冲程汽油机工作时，依靠飞轮、单缸四冲程汽油机工作时，依靠飞轮 的惯性来完成的冲程

5、是（的惯性来完成的冲程是（ ） A、吸气冲程和压缩冲程、吸气冲程和压缩冲程 B、吸气冲程和排气冲程、吸气冲程和排气冲程 C、压缩冲程、做功冲程和排气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程 D、吸气冲程、压缩冲程和排气冲程、吸气冲程、压缩冲程和排气冲程 D 9严选课件 知识点知识点2：燃料的热值燃料的热值 1、定义：、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，某种燃料完全燃烧放出的能量， 叫做这种燃料的热值叫做这种燃料的热值。 2、符号：、符号：q 3、单位：、单位：J/kg 4、放出热量的计算公式：、放出热量的计算公式： Q放 放=mq 注意：热值是燃料本身的一种特性，它注意：热值是燃料本身的一种特

6、性，它只是与只是与 燃料的种类有关燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、，与燃料的形态、质量、体积、 是否完全燃烧均没有关系是否完全燃烧均没有关系 Q放 放=Vq 10严选课件 练习：练习： 1、关于燃料的热值，下列说法中正确的是、关于燃料的热值，下列说法中正确的是 （ ） A燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高 B燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多 C燃料燃烧越充分，则燃料的热值燃料燃烧越充分，则燃料的热值 就越大就越大 D燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关 D 1

7、1严选课件 2、完全燃烧、完全燃烧3kg某种液体燃料放出了某种液体燃料放出了1.8X108J 的热量的热量,则完全燃烧则完全燃烧5kg这种燃料这种燃料,放出的热量是放出的热量是 多少多少?倒掉一半这种燃料后倒掉一半这种燃料后,它的热值是多少它的热值是多少? =3X108J =6X107J/kg Q放 放=mq =5kgX6X107J/Kg q=Q放 放/m 1.8X108J = 3kg 解：解： 由由Q放 放=mq得 得 倒掉一半这种燃料后倒掉一半这种燃料后,它的热值仍是它的热值仍是6X107J/kg 12严选课件 3、甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的、甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的 热

8、量较多，那么（热量较多，那么（ ） A、甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值、甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值 B、甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量、甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量 C、甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大、甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大 D、甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小、甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小 D 13严选课件 知识点知识点3：热机效率热机效率 1、热机能量的损失：、热机能量的损失： 燃料未能完全燃烧；燃料未能完全燃烧； 废气带走很大一部分能量；废气带走很大一部分能量； 一部分能量消耗在散热上；一部分能量消耗在散热上； 克服摩擦做功。克服摩擦做功。 2、热机效率、热

9、机效率 （1）定义：）定义： 用来做有用功的那部分能量和燃料 完全燃烧放出的能量之比 （2）公式：）公式： = Q吸 吸 Q放 放 = W有用 有用 Q 14严选课件 3、提高热机效率的主要途径：、提高热机效率的主要途径： （1）使燃料尽量燃烧；）使燃料尽量燃烧； （2）尽量减少各种热损失；）尽量减少各种热损失； （3）采用先进的技术；）采用先进的技术； （4）减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。）减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 15严选课件 练习：练习： 1、一台单缸四冲程柴油机，每分钟消耗柴油、一台单缸四冲程柴油机，每分钟消耗柴油 200g，用来做有用功的能量为，用来做有用功的能量为2.

10、6X106J,求这求这 台柴油机的效率多大台柴油机的效率多大?(q= 3.3X107J/kg) =39.4% =6.6X106J Q放 放=mq =200X10-3kgX3.3X107J/kg = W有 有 Q放 放 = 2.6X106J 6.6X106J 解：解： 16严选课件 知识点知识点4:能量守恒定律能量守恒定律 1、能的转化和转移：、能的转化和转移： 不同形式的能量可以相互转化，不同形式的能量可以相互转化，能的形式能的形式 发生了变化。发生了变化。 能的转移，是能的转移，是同种形式的能量同种形式的能量发生转移发生转移 2、能量守恒定律：、能量守恒定律： 能量既不会凭空消灭，也不会凭空

11、产生，它能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它 只只 会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体 转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中， 能量的总量保持不变。能量的总量保持不变。 17严选课件 本章练习本章练习 180 g水和水和80 g冰，温度都升高冰，温度都升高10物物 态不发生改变，则水吸收的热量是态不发生改变，则水吸收的热量是 _J，冰吸收的热量，冰吸收的热量_J c冰 冰 2.1103J/(kg) 336 168 18严选课件 2质量一定的某种物质，它的温度变化越质量一定的某种物质，它的温度变化越

12、 大，则吸收或放出的热量就大，则吸收或放出的热量就_；当；当 它吸收的热量为原来的它吸收的热量为原来的1/2时，升高的温时，升高的温 度为原来的度为原来的_。 越多越多 1/2 19严选课件 3一太阳能热水器中的水吸收了一太阳能热水器中的水吸收了8.4106J 的热量后，水温从的热量后，水温从20升高到升高到40。已。已 知水的比热容是知水的比热容是4.2103 J/(kg)，则，则 (1)太阳能热水器中水的质量为太阳能热水器中水的质量为_kg； (2)如果要产生上述热量，需完全燃烧某如果要产生上述热量，需完全燃烧某 种燃料种燃料0.7 kg，则这种燃料的热值是，则这种燃料的热值是 _J/kg

13、。 100 1.2X107 20严选课件 4甲、乙两物体由同种物质组成，甲、乙两物体由同种物质组成， 体积之比为体积之比为V甲 甲 V乙乙 2 1，吸收，吸收 的热量之比为的热量之比为Q甲 甲 Q乙乙 2 1，则，则 甲、乙两物体升高的温度之比为甲、乙两物体升高的温度之比为 _(设甲、乙均匀实心物体）。设甲、乙均匀实心物体）。 1:1 21严选课件 5单缸四冲程内燃机有单缸四冲程内燃机有_机和机和_机，机， 它的一个工作循环由它的一个工作循环由_、_、 _、_四个冲程组成；一个四个冲程组成；一个 工作循环中，活塞要来回工作循环中，活塞要来回_次，曲轴次，曲轴 要转动要转动_周。周。 汽油汽油

14、柴油柴油 吸气吸气 压缩压缩 做功做功排气排气 两两 两两 22严选课件 6在内燃机工作的四个冲程中，只有在内燃机工作的四个冲程中，只有 _冲程燃气对外做功，完成冲程燃气对外做功，完成 _能转化为能转化为_能能 做功做功 机械机械 内内 23严选课件 7在热传递过程中，被传递的是在热传递过程中，被传递的是 A质量质量 B温度温度 C比热容比热容 D内能内能 D 24严选课件 8甲、乙两物体的体积相同，甲的密度甲、乙两物体的体积相同，甲的密度 是乙的是乙的3倍，乙的比热容是甲倍，乙的比热容是甲1/3的，若的，若 它们吸收了相同的热量，则它们升高的它们吸收了相同的热量，则它们升高的 温度之比为温度

15、之比为 A1 9 B3 1 C9 1 D1 1 A 25严选课件 9若比热容不同的物体同时放入冰箱，若比热容不同的物体同时放入冰箱， 下列说法正确的是下列说法正确的是 A比热容大的物体放出的热量多比热容大的物体放出的热量多 B温度高的物体放出的热量多温度高的物体放出的热量多 C质量大的物体放出的热量多质量大的物体放出的热量多 D无法确定谁放出的热量多无法确定谁放出的热量多 D 26严选课件 10如图如图15-1所示，用两个完全相所示，用两个完全相 同的电加热器给水和煤油加热相同的电加热器给水和煤油加热相 同时间，在此过程中，水和煤油同时间，在此过程中，水和煤油 升高的温度相同，由此可以判定升高

16、的温度相同，由此可以判定 A水的体积小于煤油的体积水的体积小于煤油的体积 B水的体积大于煤油的体积水的体积大于煤油的体积 C水的质量大于煤油的质量水的质量大于煤油的质量 D水的质量等于煤油的质量水的质量等于煤油的质量 A 27严选课件 11某单缸四冲程汽油机的转速是某单缸四冲程汽油机的转速是600 R/min,则下列说法正确的是则下列说法正确的是 A1 min内燃机对外做了内燃机对外做了600次功次功 B1 s内完成了内完成了10个工作循环个工作循环 C燃气做一次功的时间间隔是燃气做一次功的时间间隔是0.2 s D1 s内活塞共来回内活塞共来回20次次 C 28严选课件 12小明家的太阳能热水

17、器内装有小明家的太阳能热水器内装有1000kg、 25的水经过一天照射后，温度升高到的水经过一天照射后，温度升高到 75，假设用煤烧水，水吸收的热量占煤完，假设用煤烧水，水吸收的热量占煤完 全燃烧放出的热量的全燃烧放出的热量的30%，煤的热值是，煤的热值是 3.5107J/kg问：（问：（1）热水器中的水升温）热水器中的水升温 吸收的热量为多少？（吸收的热量为多少？（2）如果用煤烧水，那）如果用煤烧水，那 么需要多少千克的煤？么需要多少千克的煤？ 解：解： （1）Q吸 吸=cm(t - t0) =4.210103 3J/J/（kg kg . ）1000kg1000kg(7575 - 2525)

18、 =2.110108 8J J （2）Q放 放= Q吸吸/30% =710108 8J J =20kg m=Q放 放/q 7X108J 3.5107J/kg = 29严选课件 13.13.某中学为学生供应开水，用锅炉将某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg200kg的水从的水从 2525加热到加热到100100，燃烧了，燃烧了6kg6kg的无烟煤。的无烟煤。 （无烟煤的热值是（无烟煤的热值是3.43.410107 7J/kgJ/kg）求：）求： （1 1）锅炉内的水吸收的热量是多少）锅炉内的水吸收的热量是多少? ? （2 2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?

19、? （3 3）此锅炉的效率是多少）此锅炉的效率是多少? ? （1）Q吸 吸=cm(t - t0) =4.210103 3J/J/（kg kg . ）200kg200kg(100100 - 2525) 解：解： =6.310106 6J J （2 2） Q Q放 放=mq =mq =6kg6kg3.410106 6J/kg J/kg =2.0410107 7J J （3 3）= Q吸 吸 Q放 放 = 6.310106 6J J 2.0410107 7J J =31% 30严选课件 一一.选择题选择题 1、下列现象属于分子运动的是（、下列现象属于分子运动的是（ ） A.黄沙漫天黄沙漫天 B.花香

20、四溢花香四溢 C.尘土飞扬尘土飞扬 D.大雪纷飞大雪纷飞 测试题测试题 B 31严选课件 2.木炭的热值是木炭的热值是3.4107J/kg，完全燃，完全燃 烧烧600g的木炭放出的热量是（的木炭放出的热量是（ ） A.2.04107J B. 2.04107 J/kg C. 2.04108J D. 2.04106J/kg A 32严选课件 3.把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴 油油 （ ） A. 比热容和热值均变为原来的一半比热容和热值均变为原来的一半 B比热容变为原来的一半，热值不变比热容变为原来的一半，热值不变 C热值变为原来的一半，比热容不变热值变为原来的一半，

21、比热容不变 D比热容和热值均不变比热容和热值均不变 D 33严选课件 4. 下列过程中，将内能转化为机械能下列过程中，将内能转化为机械能 的是（的是（ ） A.汽油机的压缩冲程汽油机的压缩冲程 B.水蒸气顶起水壶盖的过程水蒸气顶起水壶盖的过程 C.小孩沿滑梯下滑的过程小孩沿滑梯下滑的过程 D.流星在大气层中穿行的过程流星在大气层中穿行的过程 B 34严选课件 5. 用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软 木塞冲出的过程中，下列说法正确的是（木塞冲出的过程中，下列说法正确的是（ ） A水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大 B水

22、蒸气的内能转化为软木塞的机械能水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同 D试管口的试管口的“白气白气”是水蒸气汽化形成的是水蒸气汽化形成的 B 35严选课件 6. 两台柴油机，甲的效率是两台柴油机，甲的效率是40，乙的效，乙的效 率是率是35，这表明（，这表明（ ） A甲柴油机的功率大于乙柴油机的功率甲柴油机的功率大于乙柴油机的功率 B. 甲柴油机的功大于乙柴油机做的功甲柴油机的功大于乙柴油机做的功 C在相同的时间里，甲柴油机的耗油量在相同的时间里，甲柴油机的耗油量 多一些多一些 D在消耗等质量的柴油时，甲做的有用在消耗等质量

23、的柴油时，甲做的有用 功多一些功多一些 D 36严选课件 7. 关于能量的转化和转移，下列说法不关于能量的转化和转移，下列说法不 正确的是（正确的是（ ） A.植物进行光合作用是光能转化为内能植物进行光合作用是光能转化为内能 B.热传递是高温物体将内能转移到低温热传递是高温物体将内能转移到低温 物体物体 C.发电机发电是机械能转化为电能发电机发电是机械能转化为电能 D.电池充电是电能转化为化学能电池充电是电能转化为化学能 A 37严选课件 8. 如图为汽油机工作时各冲程的示意如图为汽油机工作时各冲程的示意 图，其中表示压缩冲程的是（图，其中表示压缩冲程的是（ ） C 38严选课件 9. 下列交

24、通工具中，不是利用热机下列交通工具中，不是利用热机 提供动力的是（提供动力的是（ ） A汽车汽车 B. 轮船轮船 C电动自行车电动自行车 D. 飞机飞机 C 39严选课件 10. 在学习了内能及能量的转化和守恒在学习了内能及能量的转化和守恒 后，同学们交流了以下想法，你认为其后，同学们交流了以下想法，你认为其 中不正确的是（中不正确的是（ ） A做功可以改变物体的内能做功可以改变物体的内能 B热传递改变物体内能是不同形式的热传递改变物体内能是不同形式的 能量的相互转化能量的相互转化 C在一定条件下各种形式的能量都可在一定条件下各种形式的能量都可 以相互转化以相互转化 D能量在转移和转化的过程中

25、总会有能量在转移和转化的过程中总会有 损耗，但能量的总量总保持不变损耗，但能量的总量总保持不变 B 40严选课件 11. “神舟神舟”载人飞船完成各项任务在返回的过程中载人飞船完成各项任务在返回的过程中 ，返回舱进入大气层将通过一段黑障区，这段时间飞，返回舱进入大气层将通过一段黑障区，这段时间飞 船将船将“烧成烧成”一个大火球，如图一个大火球，如图,而飞船内的宇航员而飞船内的宇航员 和设备则安然无恙，下列说法正确的是（和设备则安然无恙，下列说法正确的是（ ） A.飞船飞船“燃烧燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦是由于高速运动的飞船与大气层摩擦 内能转化为机械能内能转化为机械能 B.飞船飞船

26、“燃烧燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦是由于高速运动的飞船与大气层摩擦 机械能转化为内能机械能转化为内能 C.飞船飞船“燃烧燃烧”是航天员为了消除太空细菌采取的高是航天员为了消除太空细菌采取的高 温消毒措施温消毒措施 D.飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，从而放出了大飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，从而放出了大 量的热保护了飞船量的热保护了飞船 B 41严选课件 12. 点火爆炸实验中，电子式火花发点火爆炸实验中，电子式火花发 生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气 将塑料盒盖喷出很远此过程的能量将塑料盒盖喷出很远此过程的能量 转化方式类似于汽油机的（转化方式类似

27、于汽油机的（ ） A吸气冲程吸气冲程 B压缩冲程压缩冲程 C做功冲程做功冲程 D排气冲程排气冲程 C 42严选课件 二二.填空题填空题 13.13.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速 为为36003600转转/ /分，该柴油机在分，该柴油机在1s1s钟活塞完钟活塞完 成成 个冲程，曲轴转动周，对外做个冲程，曲轴转动周，对外做 功功 次。若其效率为次。若其效率为40%40%，消耗，消耗5 5kg 的柴油转化成的机械能是的柴油转化成的机械能是 J。 ( (q柴油 柴油=4.3 =4.310107 7J/ /kg) ) 120 30 4.34.310107 7 43严选课件

28、 14. 科学家发明了一款单缸六冲程内燃机科学家发明了一款单缸六冲程内燃机 ，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸 四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后， 立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速 汽化成高温、高压水蒸汽，推动活塞再次汽化成高温、高压水蒸汽，推动活塞再次 做功，水蒸汽温度做功，水蒸汽温度 （选填（选填“升高升高 ”、 “降低降低”或或“不变不变”），其内能），其内能 （选填（选填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”） ，这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机，这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机 械能，提高了热机的械能，提高了热机的 。