机械能与内能的相互转化(课件)

1、机械能机械能与与内能内能 的相互转化的相互转化思考：如何将一根铁丝的温度升高？你有哪些方法？ 1）用火烧2）用榔头敲打3）用砂纸摩擦4）在太阳下晒5）在地面上摩擦这些方法都可以使铁丝的温度升高，想想哪些是我们前面所学习的热传递使物体的温度升高内能增大？ 6）两手不停的弯折铁丝的某个部位做功：改变内能的另一种方式改变内能的另一种方式结论：做功可以改变物体的内能，如果对物体做功，物体的内能可以增大。对物体做功的实质：机械能对物体做功的实质：机械能转化转化为内能为内能在此过程中在此过程中, ,乙醚蒸汽对外做功乙醚蒸汽对外做功, ,气体气体的的内能内能减少减少, ,转化为转化为机械能机械能. .（1

2、1）你观察到什么现象？）你观察到什么现象？ （2 2）是谁对塞子做了功？）是谁对塞子做了功？ （3 3）燃气具有的是什么能？）燃气具有的是什么能？（4 4）该实验中能量如何转化？）该实验中能量如何转化？还有哪些事例说明还有哪些事例说明内能内能机械能机械能还有哪些事例说明还有哪些事例说明机械能机械能内能内能通过以上的例子，我们可以知道如果物体对外做功，物体的内能将减小。（想想减小的内能上哪儿去了？） 物体对外做功，内能物体对外做功，内能转化转化为机械能。为机械能。改变物体内能的另一种方式改变物体内能的另一种方式:做功做功( (实质实质: :能量的转化能量的转化) )对物体做功对物体做功 内能增大

3、内能增大 机械能转化为内能机械能转化为内能物体对外做功物体对外做功 内能减小内能减小 内能转化为机械能内能转化为机械能改变物体内能的两种方式：做功与热传递 两者有何区别联系？联系：两者在改变物体内能上是联系：两者在改变物体内能上是等效等效的。的。区别：做功改变物体的内能是能量的区别：做功改变物体的内能是能量的转化转化（机械能和内能的相互转化）（机械能和内能的相互转化）热传递改变物体的内能是能量的热传递改变物体的内能是能量的转移转移（内能发生转移）（内能发生转移） 热机热机( (热力发动机热力发动机) ) 原理原理: :将燃料燃烧将燃料燃烧产生的高温、高产生的高温、高压燃气的压燃气的 能能转化为

4、转化为 装置装置. .汽油机汽油机内内机械能机械能汽油机结构图汽油机结构图火花塞火花塞活塞活塞排气门排气门进气门进气门汽缸汽缸连杆连杆曲轴曲轴汽油机工作汽油机工作时时, ,活塞在活塞在汽缸里做往汽缸里做往复运动复运动, ,活活塞从汽缸的塞从汽缸的一端一端运动到运动到另一端另一端的过的过程叫做程叫做冲程冲程. . 汽油和空气汽油和空气的混合气体的混合气体从进气门吸从进气门吸入气缸入气缸. .1.1.吸吸气气冲冲程程燃料混合气燃料混合气体被压缩体被压缩, ,压压强强增大增大, ,温度温度升高升高. .2. 2. 压压缩缩冲冲程程机械能机械能内能内能混合气体猛烈混合气体猛烈燃烧燃烧, ,产生高产生高

5、温高压的燃气温高压的燃气, , 推动活塞向下推动活塞向下运动运动. .3. 3. 做做功功冲冲程程内能内能机械能机械能把把废气废气排出排出气缸气缸.4.4.排排气气冲冲程程汽油机的汽油机的一一个工作循环：个工作循环：1 1、活塞经历、活塞经历四四个冲程：个冲程： 、 、 、 。2 2、曲轴曲轴旋转旋转 圈，活塞往复圈，活塞往复 次。次。思考：思考：1.1.一台单杠四冲程汽油机的飞轮转速是一台单杠四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min1200r/min，则汽油机每秒内完成则汽油机每秒内完成 个工作循环，个工作循环， 个冲个冲程，做功程，做功 次。次。2.2.内燃机工作时内燃机工作时, ,有两

6、次机械能和内能的相互转化过有两次机械能和内能的相互转化过程程. .压缩冲程压缩冲程: : ; ; 做功冲程做功冲程: : . .2 22 2101040401010机械能机械能内能内能内能内能机械能机械能吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气3. 3. 此图是汽油机此图是汽油机的的 冲程。冲程。压缩压缩能量如何转化？能量如何转化？热机种类热机种类汽油机汽油机柴油机柴油机结构结构点火方式点火方式吸气冲程吸气冲程有火花塞有火花塞有喷油嘴有喷油嘴点燃式点燃式压燃式压燃式阅读阅读:P:P5555柴油机柴油机思考思考:汽油机与柴油机的不同汽油机与柴油机的不同吸入空气吸入空气吸入燃料和空吸入燃料和空气的混合气体

7、气的混合气体1717世纪末世纪末, ,第一台带活塞的蒸汽机第一台带活塞的蒸汽机热机的发展历程热机的发展历程如图所示，在试管里如图所示，在试管里装入一些水，用软木装入一些水，用软木塞塞住，加热使水沸塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木腾，水蒸气会把软木塞冲开在这一过程塞冲开在这一过程中，水蒸气膨胀时对中，水蒸气膨胀时对软木塞软木塞 ，消耗了水蒸气的一部消耗了水蒸气的一部分分 能，转化为软能，转化为软木塞的木塞的 能能做功做功机械机械内内即将告别舞台的蒸汽机车即将告别舞台的蒸汽机车一些蒸汽一些蒸汽机车因其机车因其低速度、低速度、高能耗和高能耗和高污染等高污染等原因已经原因已经陆续退役陆续退役. 汽

8、油机汽油机柴油机柴油机内燃机内燃机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机火箭发动机火箭发动机讨论：讨论：例举一下生活中我们例举一下生活中我们可以使用哪些可以使用哪些可燃烧的材料可燃烧的材料烧开一壶水？烧开一壶水？ 草木、煤炭等草木、煤炭等石油、酒精、汽油等石油、酒精、汽油等煤气、天然气煤气、天然气 等等固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料燃料的热值燃料的热值燃料可分燃料可分为哪三种为哪三种讨论讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。 问：那么这些热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的是从木柴燃烧时放出的热量来的思考思考1 1：5kg

9、5kg的木材的木材和10kg10kg的木材的木材燃烧时放出的热 量是否相同？ 这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关同种燃料的质量越大，同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多燃烧时放出的热量越多思考思考2 2：用质量相同质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不相同，这说明什么？说明不同的燃料燃烧放出的热量是不相同的说明不同的燃料燃烧放出的热量是不相同的燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？大量实验表明大量实验表明：相同质量相同质量的的不同燃料不同燃料，在，在完全完全燃烧燃烧时放出的时放出的热量热量

10、并并不相等不相等。信息快递：信息快递：完全燃烧完全燃烧 就是就是燃料全部烧尽燃料全部烧尽的意思，即燃料的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？ 热值热值燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量燃料的质量（2）燃料的种类燃料的种类 （热值）（热值）在物理学中，在物理学中，把把1kg1kg某种燃料在某种燃料在完全燃烧完全燃烧时所时所放出的热量叫做这种放出的热量叫做这种燃料的热值燃料的热值。热值的符号：热值的符号

11、：q 单位：单位：J/kg（J/m3）无烟煤的热值为无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示的含义，表示的含义液化气的热值为液化气的热值为4.9107J/m3，表示的含义，表示的含义表示表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4107J。表示表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。1.定义定义2.单位及符号单位及符号3.意义意义燃料的热值燃料的热值请大家从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。思考：(1)柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？ (2) 3 Kg 的柴油完全

12、燃烧，它放出的热量是多少？3.3107J 3 = 9.9 107Jq柴油柴油=3.3107 J / kg ： 1 千克的柴油千克的柴油完完 全全 燃烧燃烧时时放出的热量为放出的热量为3.3107焦焦燃料的热值燃料的热值燃料完全燃烧完全燃烧时放出热量的计算： Q=qm Q= qV想一想：想一想：500g汽油汽油完全燃完全燃烧烧时时可以放出多少可以放出多少热热量量？可知：可知： q=4.6103J/kg m=500g=0.5kg求：求：Q解：解： Q=qm=4.6103J/kg0.5kg=2.3103JV的单位是m3m的单位是kg 燃料燃烧计算公式燃料燃烧计算公式 普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效

13、率只有普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有15；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为30；现代化的锅炉，燃烧效率可达；现代化的锅炉，燃烧效率可达90左右左右。 什么是燃烧效率？什么是燃烧效率？ 燃料燃烧效率燃料燃烧效率 在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分其中一部分 炉子的效率：有效利用的热量与完全燃烧时放炉子的效率：有效利用的热量与完全燃烧时放出的热量的比值出的热量的比值 燃烧效率：=Q利用利用/Q放出放出X100%1）改善燃烧的条件，使）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。燃料尽可能充分燃烧。2）尽可能减少各种）尽可能减少各种 热量损失。热量损失。提高燃料利用率提高燃料利用率的的措施措施4 4、冲程中的能量转化、冲程中的能量转化1 1、工作原理、工作原理3 3、一个工作循环、一个工作循环一、改变内能的另一种方式一、改变内能的另一种方式: :做功做功( (能量的转化能量的转化) )对物体做功对物体做功 内能增大内能增大物体对外做功物体对外做功 内能减小内能减小二、二、汽油机汽油机2 2、构造、构造1. 定 义：1千克的某种燃料在 完全燃烧完全燃烧 时所放出的热量叫做这种 燃料的热值燃料的热值。符号：q2. 单