第十四章 內(nèi)能利用

1、第十四章 內(nèi)能的利用第一節(jié) 熱機(jī)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)是汽油機(jī)的工作原理及能的轉(zhuǎn)化過程。難點(diǎn)是熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化。【導(dǎo)學(xué)指導(dǎo)】內(nèi)能的利用1.內(nèi)能的利用方式：利用內(nèi)能來 ；從能的角度看，這是 的過程。除了這種方式外，內(nèi)能還有哪些利用呢？2.觀察右圖所示（課本17頁）的實(shí)驗(yàn)，回答: （1）水沸騰后會(huì)看到現(xiàn)象是 （2）木塞被頂開，是 對木塞做了功。 （3） 既然能夠?qū)δ救龉Γf明水蒸氣具有能，它具有的是 能。（4）在加熱過程中水蒸氣內(nèi)能的變化情況是 。（5）在這個(gè)過程中，能量的相互轉(zhuǎn)化情況是 上面的裝置就是一個(gè)簡單原始的熱

2、機(jī)。熱機(jī)利用內(nèi)能來做功的機(jī)器，是把利用燃料獲得的 能轉(zhuǎn)化為 能的機(jī)器熱機(jī)的種類很多，如：蒸汽機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，汽輪機(jī)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。3.汽油機(jī)（1）汽油機(jī)是利用 作燃料來工作的。（2）構(gòu)造： 。（3）工作過程：學(xué)生依據(jù)課本中的結(jié)構(gòu)圖自學(xué)，交流、填寫。第一沖程：吸氣沖程中燃?xì)鉃槭裁磿?huì)進(jìn)入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端運(yùn)動(dòng)？第二沖程：壓縮沖程中，活塞壓縮燃料混合物是什么能向什么能轉(zhuǎn)化？壓縮沖程末產(chǎn)生什么結(jié)果？ 汽油機(jī)是利用什么方式點(diǎn)火的？ 第三沖程：做功沖程中為什么能做功？是什么能向什么能轉(zhuǎn)化？第四沖程：排氣沖程有什么作用？排除廢氣的溫度如何？4.汽油機(jī)的工作過程：（1）沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從汽缸的一端

3、運(yùn)動(dòng)到另一端。（2）汽油機(jī)的每一個(gè)工作循環(huán)分為四個(gè)沖程： 沖程、 沖程、 沖程、 沖程。在這四個(gè)階段，只有 沖程對外做功，其他三個(gè)沖程都是輔助沖程，是依靠飛輪的 來完成的。獲得動(dòng)力的沖程是 （3）吸氣沖程靠 吸入燃?xì)?。?） 沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對外做功的沖程，是由 能轉(zhuǎn)化為 能。（5） 沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（6）完成一個(gè)工作循環(huán)活塞往返 次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 周；飛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 周，活塞對外做功 次。5.柴油機(jī)（學(xué)生對比學(xué)習(xí)）  汽油機(jī)柴油機(jī)不同點(diǎn)構(gòu)造：頂部有一個(gè) 。頂部有一個(gè) 。吸氣沖程燃料是 燃料是 吸入的是 吸入的是 壓縮沖程沖程末氣缸內(nèi)的溫度沖程末氣缸內(nèi)的溫度能量轉(zhuǎn)化做功沖程

4、能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化點(diǎn)火方式 式 式效率低高應(yīng)用小型汽車、摩托車載重汽車、大型拖拉機(jī)相同點(diǎn)沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端。一個(gè)工作循環(huán)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 周，經(jīng)歷 沖程、 沖程、 沖程、 沖程，對外做功 次。針對性訓(xùn)練1柴油機(jī)在壓縮沖程中，汽缸中的氣體溫度會(huì)升高，這是用_的方法來增加氣體的內(nèi)能的。2.汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中， 沖程是燃?xì)鈱钊龉Γ诉^程是將 能轉(zhuǎn)化為 能。3.汽油機(jī)與柴油機(jī)有以下不同點(diǎn):(1)吸氣沖程, 汽油機(jī)吸入 , 柴油機(jī)吸入 。(2)在壓縮沖程中,活塞能把燃料氣體混合物的體積或空氣的體積壓縮得更小, 使氣體壓強(qiáng)更大, 溫度更高, 做功更多,效率

5、更高的是柴油機(jī)。(3)汽油機(jī)和柴油機(jī)在構(gòu)造上相比，汽油機(jī)頂部有一個(gè)_，柴油機(jī)頂部有一個(gè)_。(4)點(diǎn)火方式, 柴油機(jī)為 汽油機(jī)為 。4在汽油機(jī)的四個(gè)沖程中， 沖程進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過程中把 能轉(zhuǎn)化為 能； 沖程燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對外做功，把 能轉(zhuǎn)化為 能。5一臺(tái)四沖程的汽油機(jī)每分鐘完成300個(gè)沖程，則1 min完成_個(gè)工作循環(huán)，活塞來回_次，做_次功。7.如圖是內(nèi)燃機(jī)的某一個(gè)沖程的工作情況，可以斷定是（ ）A.吸氣沖程 B.壓縮沖程 C.做功沖程 D.排氣沖程8.在內(nèi)燃機(jī)工作的過程中，四個(gè)沖程中發(fā)生內(nèi)能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的沖程是（ ）A、吸氣沖程和壓縮沖程

6、 B、壓縮沖程和做功沖程C、做功沖程和排氣沖程 D、排氣沖程和吸氣沖程9.汽油機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)的溫度最高的是（ ）A、吸氣沖程結(jié)束時(shí) B、做功沖程結(jié)束時(shí)C、壓縮沖程結(jié)束、火花塞點(diǎn)火的瞬間 D、壓縮沖程結(jié)束、火花塞點(diǎn)火后的瞬間6.下面對內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)敘述, 錯(cuò)誤的是 ( )A.內(nèi)燃機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置 B.內(nèi)燃機(jī)用水冷卻，是因?yàn)樗谋葻崛荽驝.它排出的廢氣無污染，是一種環(huán)保型的機(jī)器 D.內(nèi)燃機(jī)靠產(chǎn)生的高溫高壓氣體做功10.柴油機(jī)在壓縮沖程中，氣缸內(nèi)的空氣溫度、內(nèi)能、和體積的變化情況是（ ）A、溫度升高，內(nèi)能增大，體積減小 B、溫度升高，內(nèi)能增大，體積增大C、溫度降低，內(nèi)能減小，體積減小 D、

7、溫度降低，內(nèi)能減小，體積增大11.關(guān)于熱機(jī)，下列說法是正確的（ ）A、汽油機(jī)頂部有噴油嘴，柴油機(jī)頂部有火花塞。B、柴油機(jī)在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合氣吸入氣缸。C、汽油機(jī)在做功沖程中，進(jìn)氣門關(guān)閉排氣門打開。D、汽油機(jī)在做功沖程中，是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。12一臺(tái)柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400 r/min，則每s做功的次數(shù)為（ ）A.10次 B.20次 C.30次 D.40次13汽油機(jī)在壓縮過程中工作物質(zhì)被壓縮，氣缸中的燃料混合物的壓強(qiáng)和溫度會(huì) （ ）A壓強(qiáng)變大，溫度降低 B壓強(qiáng)變大，溫度升高C壓強(qiáng)變小，溫度升高 D壓強(qiáng)變小，溫度降低14圖中所示為某汽油機(jī)四個(gè)沖程的示意圖，下列排列順序正確的是（

8、） A甲乙丙丁 B。乙甲丁丙 C。甲乙丁丙 D。丁乙甲丙第二節(jié) 熱機(jī)的效率1.燃料的熱值(1)燃料燃燒時(shí)把 能轉(zhuǎn)化為 能。 燃燒相同質(zhì)量的不同燃料,放出的熱量是 同的.(2)我們把 之比，叫做這種燃料的熱值。常用符號 來表示，(3) 對于固體燃料，熱值指的是 , 熱值的單位是 ，符號是 。對于氣體燃料，熱值指的是 ，單位是 ，符號是 。(4)干木柴的燃燒值是1.2×l07J/kg, 其物理意義是 。(5)熱值是物質(zhì)本身的一種屬性。它與物體的質(zhì)量、形狀、體積、位置、溫度,吸收或放出熱量多少等因素都無關(guān)。(6)一些燃料的熱值(7)提高燃料利用率的途徑有:讓燃料完全燃燒;如把煤磨成煤粉,從

9、而加大與氧氣的接觸面積,再把空氣吹進(jìn)爐膛.會(huì)比煤塊燃燒更充分.再有盡量減少熱損失. 設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。(8) 熱值是反映燃料優(yōu)劣的重要指標(biāo).2燃料燃燒放熱公式 Q=mq.式中Q代表 ，其單位是 ；m代表 ，其單位是 ；q代表 ，其單位是 。 例題：計(jì)算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。解析：從熱值表中查得柴油的熱值是q ，由題意可知m= 根據(jù)燃料燃燒放熱公式 可計(jì)算出柴油完全燃燒釋放的熱量為 。3熱機(jī)效率(1)分析熱機(jī)燃料燃燒能量走向示意圖,引出熱機(jī)效率的定義(2) 熱機(jī)效率的定義： 之比叫熱機(jī)的效率。(3) 熱機(jī)效率的公式：(4) 如何提高熱機(jī)的效率:a使燃料 ；b

10、減少 ；c保持良好的潤滑。(5) 熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo).例：一鋁壺中裝有3kg的水，放在煤氣灶上加熱，將水從20加熱至沸騰(在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)，煤氣灶共燃燒了48g煤氣，在此過程中（1）鋁壺中的水吸收了多少熱量？水的比熱c = 4.2×103J/(kg·)（2）完全燃燒48g煤氣可以放出多少熱量？（煤氣的熱值q = 4.2×107J/kg）（3）如果認(rèn)為鋁壺中的水吸收了煤氣灶放出的全部熱量，則該煤氣灶的效率是多少？ （4）實(shí)際加熱過程中，鋁壺也會(huì)吸熱并向外界散熱，那么該煤氣灶的實(shí)際效率比你在（3）中求到的效率是高還是低？為什么？針對性訓(xùn)練1.一瓶酒精倒掉一

11、半，剩下的半瓶酒精的質(zhì)量 、體積 、密度 、內(nèi)能 、比熱容 、熱值 、凝固點(diǎn) 、沸點(diǎn) 。（選“變大”或“變小” “不變”）2.在燃料燃燒的過程中，燃料的 能轉(zhuǎn)化為 能。燃料的燃燒是一種 變化。3.木炭熱值為3.4×107J/kg，表示 ，若完全燃燒0.5 kg木炭，則放出 的熱量。4.生產(chǎn)中常用水來作為機(jī)器的冷卻劑，這是因?yàn)樗?大；火箭的燃料要用液氫，這是因?yàn)橐簹涞?大。5.氫能源具有來源廣、熱值高、無污染等優(yōu)點(diǎn)氫氣的熱值為14.3×107Jkg，完全燃燒05 kg的氫氣可放出 J的熱量；若一罐氫氣用去了一半，則剩余氫氣的熱值 (大于等于小于) 14.3×107

12、Jkg5天然氣與煤相比,熱學(xué)方面突出的優(yōu)點(diǎn)是 _；環(huán)保方面突出的優(yōu)點(diǎn)是_若要將2.5kg初溫為20的水加熱到80,至少需要燃燒 _m3 的液化氣(液化氣的熱值是5×107J/ m3 )6. 西氣東輸主干線西起塔里木盆地的輪南油氣田，向東途經(jīng)九個(gè)省區(qū)，最終到達(dá)上海， 總計(jì)年輸送天然氣1.2×1010m3，即年輸氣質(zhì)量為_kg若這些天然氣完全燃燒放出的熱量是_J（管道內(nèi)天然氣密度為6kg/m3，天然氣的熱值是5×107J/kg）7. 9千克無煙煤完全燃燒，將可以放出 熱量，這些熱量能使 千克15°C的冷水燒開（無煙煤的熱值是3.4×107 J/kg

13、）8.下列關(guān)于熱機(jī)和環(huán)境保護(hù)的說法中正確的是( )A.熱機(jī)的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染 B.所有的熱機(jī)都是用汽油作燃料C.汽車排出的尾氣，都是有毒氣體 D.熱機(jī)所產(chǎn)生的噪聲，可以被熱機(jī)上的消聲器完全消除9.現(xiàn)在火箭中用液態(tài)氫作燃料，是因?yàn)樗哂校?） A.較小的密度 B.較小的比熱容 C.較低的沸點(diǎn) D.較大的熱值10.對于燃料的熱值, 下列說法中,屬于正確理解的是：( )A、燃料的熱值跟燃料燃燒時(shí)放出的熱量成正比；B、燃料的熱值跟燃料的質(zhì)量成正比；C、容易燃燒的燃料熱值一定大。D、就某種確定的燃料而言, 它的熱值是一個(gè)確定的值, 跟燃料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān)；11.煤的熱值大于干木柴的熱

14、值，這里是指( )A、煤比干木柴含有的熱量多一些 B、燒煤比燒干木柴產(chǎn)生的溫度高一些C、燒煤比燒干木燒產(chǎn)生的熱量多一些 D、要使它們放出相同的熱量，燒煤用的質(zhì)量較少12汽油機(jī)甲的效率比汽油機(jī)乙的效率高，這說明（ ）A甲做的有用功多 B完全燃燒相等的汽油，其內(nèi)能轉(zhuǎn)化為有用功的能量甲比乙多C甲比乙用的汽油少 D相同的時(shí)間內(nèi)，汽油機(jī)甲比乙所用的汽油節(jié)約一些13熱機(jī)的熱效率總小于1，下述原因中，錯(cuò)誤的是（ ）A熱機(jī)工作時(shí)排出的廢氣的溫度還很高，要帶走一部分熱量 B熱機(jī)的一些部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服摩擦做功C燃料燃燒時(shí)使熱機(jī)溫度升高，也要向周圍散失一些熱量 D許多熱機(jī)設(shè)計(jì)和制造不夠精良14熱機(jī)的效率高是指 （

15、 ）A熱機(jī)溫度高 B熱機(jī)功率大C熱機(jī)在單位時(shí)間為消耗燃料少 D燃料燃燒放出能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能百分比大15煤炭是一種重要能源。區(qū)別優(yōu)劣煤質(zhì)最科學(xué)的辦法是檢測下列哪個(gè)物理量（ ）A比熱容 B密度 C熱值 D內(nèi)能16.汽油的熱值是4.6×107 J/ kg,（1）完全燃燒210g汽油能放出多少熱量？（2）若這些熱量全部被水吸收，可使多少千克的水從20升高到43？17.已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 升高到70 ？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·

16、).17.已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 升高到70 ？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·).18.小明家新安裝了一臺(tái)容積為0.5m3的太陽能熱水器，加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射，水溫由原來的20升高到了40問：在這4h內(nèi)水吸收了多少熱量?若這些熱量由效率為20的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒多少千克焦炭?焦炭的熱值g3.0×107J/kg19完全燃燒210 g某種燃料，放出6.3×106J的熱量，這種燃料的熱值是多少？如果這些

17、熱量部分被水吸收，能使37 kg的水的溫度從20升高到100。求加熱效率是多大？第三節(jié) 能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律一、引入新課我們知道刀具在砂輪上磨削時(shí)，刀具發(fā)熱是因?yàn)橥ㄟ^摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在暖氣片上放有一瓶冷水，過一段時(shí)間后水變熱，這是通過熱量傳遞使這瓶水內(nèi)能增加。這些實(shí)例中，物體的內(nèi)能為什么增加了？是憑空產(chǎn)生的還是由其他形式能轉(zhuǎn)化來的？這就是今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。二、新課學(xué)習(xí)1能的轉(zhuǎn)化說一說發(fā)生了下列現(xiàn)象中有那些能量的轉(zhuǎn)化。（1）摩擦手，手發(fā)熱：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）黑塑料袋盛水，陽光下，溫度升高：光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）連在太陽電池的小電扇對著陽光，轉(zhuǎn)動(dòng)起來：光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（4）鋼

18、筆桿摩擦后會(huì)吸引小紙片：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能?？磥砀鞣N形式的能，在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的，仔細(xì)觀察下邊的能量相互轉(zhuǎn)化的圖示，你能不能找到更多的實(shí)例？（1）運(yùn)動(dòng)的汽車緊急剎車，汽車最終停下來。這過程中汽車的動(dòng)能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為輪胎和路面的內(nèi)能。（2）把一鐵塊放入盛有水的燒杯中，用酒精燈加熱燒杯內(nèi)水，直至水沸騰。在這一過程中，鐵塊從周圍水中吸收了熱量使它溫度升高，內(nèi)能增加。這過程中水的一部分內(nèi)能通過熱量傳遞使鐵塊內(nèi)能增加。其他形式的能也可以和內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化。（1）介紹其他形式能：我們學(xué)習(xí)過機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，實(shí)際上自然界存在著許多不同形式的運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)都有一種對應(yīng)的能量，如電能、磁能、光能、化學(xué)能、原子能等。（2）不僅機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)