機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化(課件)

1、機(jī)械能機(jī)械能與與內(nèi)能內(nèi)能 的相互轉(zhuǎn)化的相互轉(zhuǎn)化思考：如何將一根鐵絲的溫度升高？你有哪些方法？ 1）用火燒2）用榔頭敲打3）用砂紙摩擦4）在太陽(yáng)下曬5）在地面上摩擦這些方法都可以使鐵絲的溫度升高，想想哪些是我們前面所學(xué)習(xí)的熱傳遞使物體的溫度升高內(nèi)能增大？ 6）兩手不停的彎折鐵絲的某個(gè)部位做功：改變內(nèi)能的另一種方式改變內(nèi)能的另一種方式結(jié)論：做功可以改變物體的內(nèi)能，如果對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能可以增大。對(duì)物體做功的實(shí)質(zhì)：機(jī)械能對(duì)物體做功的實(shí)質(zhì)：機(jī)械能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為內(nèi)能在此過(guò)程中在此過(guò)程中, ,乙醚蒸汽對(duì)外做功乙醚蒸汽對(duì)外做功, ,氣體氣體的的內(nèi)能內(nèi)能減少減少, ,轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能. .（1

2、1）你觀察到什么現(xiàn)象？）你觀察到什么現(xiàn)象？ （2 2）是誰(shuí)對(duì)塞子做了功？）是誰(shuí)對(duì)塞子做了功？ （3 3）燃?xì)饩哂械氖鞘裁茨埽浚┤細(xì)饩哂械氖鞘裁茨?？? 4）該實(shí)驗(yàn)中能量如何轉(zhuǎn)化？）該實(shí)驗(yàn)中能量如何轉(zhuǎn)化？還有哪些事例說(shuō)明還有哪些事例說(shuō)明內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能機(jī)械能還有哪些事例說(shuō)明還有哪些事例說(shuō)明機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)能內(nèi)能通過(guò)以上的例子，我們可以知道如果物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能將減小。（想想減小的內(nèi)能上哪兒去了？） 物體對(duì)外做功，內(nèi)能物體對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。為機(jī)械能。改變物體內(nèi)能的另一種方式改變物體內(nèi)能的另一種方式:做功做功( (實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): :能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化) )對(duì)物體做功對(duì)物體做功 內(nèi)能增大

3、內(nèi)能增大 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能物體對(duì)外做功物體對(duì)外做功 內(nèi)能減小內(nèi)能減小 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功與熱傳遞 兩者有何區(qū)別聯(lián)系？聯(lián)系：兩者在改變物體內(nèi)能上是聯(lián)系：兩者在改變物體內(nèi)能上是等效等效的。的。區(qū)別：做功改變物體的內(nèi)能是能量的區(qū)別：做功改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化（機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化）（機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化）熱傳遞改變物體的內(nèi)能是能量的熱傳遞改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移（內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移）（內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移） 熱機(jī)熱機(jī)( (熱力發(fā)動(dòng)機(jī)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)) ) 原理原理: :將燃料燃燒將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)獾膲喝細(xì)獾?能能轉(zhuǎn)化為

4、轉(zhuǎn)化為 裝置裝置. .汽油機(jī)汽油機(jī)內(nèi)內(nèi)機(jī)械能機(jī)械能汽油機(jī)結(jié)構(gòu)圖汽油機(jī)結(jié)構(gòu)圖火花塞火花塞活塞活塞排氣門排氣門進(jìn)氣門進(jìn)氣門汽缸汽缸連桿連桿曲軸曲軸汽油機(jī)工作汽油機(jī)工作時(shí)時(shí), ,活塞在活塞在汽缸里做往汽缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng)復(fù)運(yùn)動(dòng), ,活活塞從汽缸的塞從汽缸的一端一端運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到另一端另一端的過(guò)的過(guò)程叫做程叫做沖程沖程. . 汽油和空氣汽油和空氣的混合氣體的混合氣體從進(jìn)氣門吸從進(jìn)氣門吸入氣缸入氣缸. .1.1.吸吸氣氣沖沖程程燃料混合氣燃料混合氣體被壓縮體被壓縮, ,壓壓強(qiáng)強(qiáng)增大增大, ,溫度溫度升高升高. .2. 2. 壓壓縮縮沖沖程程機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)能內(nèi)能混合氣體猛烈混合氣體猛烈燃燒燃燒, ,產(chǎn)生高產(chǎn)生高

5、溫高壓的燃?xì)鉁馗邏旱娜細(xì)? , 推動(dòng)活塞向下推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng). .3. 3. 做做功功沖沖程程內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能機(jī)械能把把廢氣廢氣排出排出氣缸氣缸.4.4.排排氣氣沖沖程程汽油機(jī)的汽油機(jī)的一一個(gè)工作循環(huán)：個(gè)工作循環(huán)：1 1、活塞經(jīng)歷、活塞經(jīng)歷四四個(gè)沖程：個(gè)沖程： 、 、 、 。2 2、曲軸曲軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 圈，活塞往復(fù)圈，活塞往復(fù) 次。次。思考：思考：1.1.一臺(tái)單杠四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是一臺(tái)單杠四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min1200r/min，則汽油機(jī)每秒內(nèi)完成則汽油機(jī)每秒內(nèi)完成 個(gè)工作循環(huán)，個(gè)工作循環(huán)， 個(gè)沖個(gè)沖程，做功程，做功 次。次。2.2.內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí), ,有兩

6、次機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)有兩次機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程程. .壓縮沖程壓縮沖程: : ; ; 做功沖程做功沖程: : . .2 22 2101040401010機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)能內(nèi)能內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能機(jī)械能吸氣吸氣壓縮壓縮做功做功排氣排氣3. 3. 此圖是汽油機(jī)此圖是汽油機(jī)的的 沖程。沖程。壓縮壓縮能量如何轉(zhuǎn)化？能量如何轉(zhuǎn)化？熱機(jī)種類熱機(jī)種類汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)點(diǎn)火方式點(diǎn)火方式吸氣沖程吸氣沖程有火花塞有火花塞有噴油嘴有噴油嘴點(diǎn)燃式點(diǎn)燃式壓燃式壓燃式閱讀閱讀:P:P5555柴油機(jī)柴油機(jī)思考思考:汽油機(jī)與柴油機(jī)的不同汽油機(jī)與柴油機(jī)的不同吸入空氣吸入空氣吸入燃料和空吸入燃料和空氣的混合氣體

7、氣的混合氣體1717世紀(jì)末世紀(jì)末, ,第一臺(tái)帶活塞的蒸汽機(jī)第一臺(tái)帶活塞的蒸汽機(jī)熱機(jī)的發(fā)展歷程熱機(jī)的發(fā)展歷程如圖所示，在試管里如圖所示，在試管里裝入一些水，用軟木裝入一些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會(huì)把軟木騰，水蒸氣會(huì)把軟木塞沖開在這一過(guò)程塞沖開在這一過(guò)程中，水蒸氣膨脹時(shí)對(duì)中，水蒸氣膨脹時(shí)對(duì)軟木塞軟木塞 ，消耗了水蒸氣的一部消耗了水蒸氣的一部分分 能，轉(zhuǎn)化為軟能，轉(zhuǎn)化為軟木塞的木塞的 能能做功做功機(jī)械機(jī)械內(nèi)內(nèi)即將告別舞臺(tái)的蒸汽機(jī)車即將告別舞臺(tái)的蒸汽機(jī)車一些蒸汽一些蒸汽機(jī)車因其機(jī)車因其低速度、低速度、高能耗和高能耗和高污染等高污染等原因已經(jīng)原因已經(jīng)陸續(xù)退役陸續(xù)退役. 汽

8、油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)討論：討論：例舉一下生活中我們例舉一下生活中我們可以使用哪些可以使用哪些可燃燒的材料可燃燒的材料燒開一壺水？燒開一壺水？ 草木、煤炭等草木、煤炭等石油、酒精、汽油等石油、酒精、汽油等煤氣、天然氣煤氣、天然氣 等等固體燃料固體燃料液體燃料液體燃料氣體燃料氣體燃料燃料的熱值燃料的熱值燃料可分燃料可分為哪三種為哪三種討論討論：將一壺水放在燃燒的木柴上加熱，不久就升溫了?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)知道這是因?yàn)樗樟藷崃康木壒省?問(wèn)：那么這些熱量從何而來(lái)？是從木柴燃燒時(shí)放出的熱量來(lái)的是從木柴燃燒時(shí)放出的熱量來(lái)的思考思考1 1：5kg

9、5kg的木材的木材和10kg10kg的木材的木材燃燒時(shí)放出的熱 量是否相同？ 這說(shuō)明什么？燃料燃燒時(shí)放出的熱量跟燃料的質(zhì)量有關(guān)燃料燃燒時(shí)放出的熱量跟燃料的質(zhì)量有關(guān)同種燃料的質(zhì)量越大，同種燃料的質(zhì)量越大，燃燒時(shí)放出的熱量越多燃燒時(shí)放出的熱量越多思考思考2 2：用質(zhì)量相同質(zhì)量相同煤油、酒精、紙屑燒水，水升高的溫度不相同，這說(shuō)明什么？說(shuō)明不同的燃料燃燒放出的熱量是不相同的說(shuō)明不同的燃料燃燒放出的熱量是不相同的燃料燃燒放出的熱量的多少還與什么因素有關(guān)？燃料燃燒放出的熱量的多少還與什么因素有關(guān)？大量實(shí)驗(yàn)表明大量實(shí)驗(yàn)表明：相同質(zhì)量相同質(zhì)量的的不同燃料不同燃料，在，在完全完全燃燒燃燒時(shí)放出的時(shí)放出的熱量熱量

10、并并不相等不相等。信息快遞：信息快遞：完全燃燒完全燃燒 就是就是燃料全部燒盡燃料全部燒盡的意思，即燃料的意思，即燃料的燃燒必須與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應(yīng)。的燃燒必須與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應(yīng)。我們?cè)撛鯓颖容^不同燃料燃燒時(shí)這種放熱性能優(yōu)劣？我們?cè)撛鯓颖容^不同燃料燃燒時(shí)這種放熱性能優(yōu)劣？ 熱值熱值燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關(guān)？燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關(guān)？（1）燃料的質(zhì)量燃料的質(zhì)量（2）燃料的種類燃料的種類 （熱值）（熱值）在物理學(xué)中，在物理學(xué)中，把把1kg1kg某種燃料在某種燃料在完全燃燒完全燃燒時(shí)所時(shí)所放出的熱量叫做這種放出的熱量叫做這種燃料的熱值燃料的熱值。熱值的符號(hào)：熱值的符號(hào)

11、：q 單位：?jiǎn)挝唬篔/kg（J/m3）無(wú)煙煤的熱值為無(wú)煙煤的熱值為3.4107J/kg，表示的含義，表示的含義液化氣的熱值為液化氣的熱值為4.9107J/m3，表示的含義，表示的含義表示表示1kg的煤在完全燃燒時(shí)所放出的熱量為的煤在完全燃燒時(shí)所放出的熱量為3.4107J。表示表示1m3的液化氣在完全燃燒時(shí)所放出的熱量為的液化氣在完全燃燒時(shí)所放出的熱量為4.9107J。1.定義定義2.單位及符號(hào)單位及符號(hào)3.意義意義燃料的熱值燃料的熱值請(qǐng)大家從左側(cè)的燃料的熱值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常見的幾種燃料的熱值。思考：(1)柴油的熱值是多少？它的物理意義是什么？ (2) 3 Kg 的柴油完全

12、燃燒，它放出的熱量是多少？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 燃燒燃燒時(shí)時(shí)放出的熱量為放出的熱量為3.3107焦焦燃料的熱值燃料的熱值燃料完全燃燒完全燃燒時(shí)放出熱量的計(jì)算： Q=qm Q= qV想一想：想一想：500g汽油汽油完全燃完全燃燒燒時(shí)時(shí)可以放出多少可以放出多少熱熱量量？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的單位是m3m的單位是kg 燃料燃燒計(jì)算公式燃料燃燒計(jì)算公式 普通的家用煤爐燃燒無(wú)煙煤，燃燒效

13、率只有普通的家用煤爐燃燒無(wú)煙煤，燃燒效率只有15；普通燃煤鍋爐，燃燒效率約為；普通燃煤鍋爐，燃燒效率約為30；現(xiàn)代化的鍋爐，燃燒效率可達(dá)；現(xiàn)代化的鍋爐，燃燒效率可達(dá)90左右左右。 什么是燃燒效率？什么是燃燒效率？ 燃料燃燒效率燃料燃燒效率 在實(shí)際利用燃料中，燃料很難完全燃燒，而且在實(shí)際利用燃料中，燃料很難完全燃燒，而且放出的內(nèi)能不能被完全利用，有效利用的只是放出的內(nèi)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 爐子的效率：有效利用的熱量與完全燃燒時(shí)放爐子的效率：有效利用的熱量與完全燃燒時(shí)放出的熱量的比值出的熱量的比值 燃燒效率：=Q利用利用/Q放出放出X100%1）改善燃燒的條件，使）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒。燃料盡可能充分燃燒。2）盡可能減少各種）盡可能減少各種 熱量損失。熱量損失。提高燃料利用率提高燃料利用率的的措施措施4 4、沖程中的能量轉(zhuǎn)化、沖程中的能量轉(zhuǎn)化1 1、工作原理、工作原理3 3、一個(gè)工作循環(huán)、一個(gè)工作循環(huán)一、改變內(nèi)能的另一種方式一、改變內(nèi)能的另一種方式: :做功做功( (能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化) )對(duì)物體做功對(duì)物體做功 內(nèi)能增大內(nèi)能增大物體對(duì)外做功物體對(duì)外做功 內(nèi)能減小內(nèi)能減小二、二、汽油機(jī)汽油機(jī)2 2、構(gòu)造、構(gòu)造1. 定 義：1千克的某種燃料在 完全燃燒完全燃燒 時(shí)所放出的熱量叫做這種 燃料的熱值燃料的熱值。符號(hào)：q2. 單