1、第1414课时 内能的利用 知识梳理 自主测试 一 二 一、热机 1.能量转化 内能转化为机械能。 2.内燃机 定义 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫作内燃机 分类 汽油机和柴油机 汽油 机工 作原 理图 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 知识梳理 自主测试 一 二 四冲 程工 作过 程 四个冲程叫作一个工作循环,一个工作循环活塞往复 2 次, 曲轴和飞轮转动 2 周,对外做功 1 次 吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,只有做 功冲程对外做功 做功冲程将内能转化为机械能,压缩冲程将机械能转化为 内能 说明 汽油机和柴油机构造上的一个主要不同点是汽油机汽缸顶 部有火花
2、塞,而柴油机汽缸顶部有喷油嘴 知识梳理 自主测试 一 二 二、热机的效率 1.燃料的热值 (1)意义:表示燃料燃烧时放热本领的物理量。 (2)概念:某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比。 2.热机效率 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 3.能量的转化与守恒 (1)普遍性:在一定条件下,各种形式的能是可以相互转化的。 (2)能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会 从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而 在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 1.下图是汽油机上工作的四个冲程的示意图,其中表示做
3、功冲程的 是( ) 答案:C 解析:A中进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程,不符合 题意;B中两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,不符 合题意;C中两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,火花塞喷出电 火花,是做功冲程,符合题意;D中排气门开启,活塞上行,气体流出汽 缸,是排气冲程,不符合题意。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 2.下列说法正确的是( ) A.内燃机是利用电能做功的机械 B.内燃机在做功冲程把内能转化为机械能 C.内燃机在压缩冲程把内能转化为机械能 D.随着技术的进步,内燃机的效率能达到100% 答案:B 解析:内燃机是利用内能来做功的机器,故A错误
4、;做功冲程是高温 高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能,故B正确;压缩 冲程活塞向上运动,压缩气体对气体做功,将机械能转化为内能,故C 错误;内燃机在工作时,废气会带走一部分热量,燃料不可能完全燃 烧,克服部件之间的摩擦会消耗能量等,所以热机的效率不可能达 到100%,故D错误。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 3.下图是四冲程汽油机工作过程的一个冲程,该冲程将 能 转化为 能。 答案:内 机械 解析:从题图中可以看出,气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移 动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程,此冲程是将内能转化为 机械能。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 4.某燃气热水器工作时
5、,燃烧产生热量的功率为20 kW,水温升高25 时,每分钟出水量为10 L。已知c水=4.2103 J/(kg ),水 =1.0103 kg/m3。求: (1)1 min内水吸收的热量; (2)热水器的效率。 答案:(1)1.05106 J (2)87.5% 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 解析:(1)1 min 出水体积 V=10 L=0.01 m3, 由 = 得水的质量 m=V=1103 kg/m30.01 m3=10 kg 1 min 水吸收的热量 Q吸=cmt=4.2103 J/(kg )10 kg25 =1.05106 J。 (2)1 min 燃气燃烧产生热量 Q放=Pt=20
6、000 W60 s=1.2106 J 热水器的效率 = 吸 放 = 1.05106 J 1.2106 J =87.5%。 考点梳理整合 1 2 1.正确理解热值的概念 燃料的热值表示某种燃料完全燃烧时放出的热量与质量之比。 理解热值的概念,要抓住其中两个关键词:“某种燃料”“完全燃烧”。 “某种燃料”表明热值是燃料的一种特性,大小只与燃料的种类有关, 与燃料的质量、燃烧的程度、放热的多少均无关。“完全燃烧”就 是燃料完全燃尽,即全部参与化学反应后,生成不能再燃烧的物质。 考点梳理整合 1 2 【例1】 关于燃料的热值,以下说法正确的是( ) A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧
7、状况无 关 B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 解析:燃料的热值是燃料本身的一种性质,与燃料是否燃烧、是 否完全燃烧、燃料的质量等无关,只与燃料的种类有关,故选项A正 确,选项C、D错误;热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出 的热量,故选项B错误。 答案:A 考点梳理整合 1 2 已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,下列说 法正确的是( ) A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多 B.完全燃烧一定质量的甲种燃料,刚好烧开一壶水,那么用同样质 量的乙种燃料就不能烧开这壶水 C.燃烧相同质量的
8、两种燃料,甲种放出的热量多 D.只要通风条件好,供氧充足,乙的热值可能大于甲的热值 答案:B 考点梳理整合 1 2 解析:热量只存在于热传递的过程中,不能说含有热量,所以选项 A错;由于甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,所以完全燃烧一定 质量的甲种燃料放出的热量比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出 的热量要多,所以选项B对;甲的热值虽然大,但如果燃烧不充分,它 放出的热量也未必多,所以选项C不对;热值与燃料的种类有关,跟 通风条件和供氧情况无关,所以选项D不对。 考点梳理整合 1 2 2.关于热值和热量综合计算问题 对于热值和热量的综合计算问题,主要有两种情况:(1)燃料燃烧 时放出的热量只有一部
9、分被有效利用,在不计热量损失时,燃料完 全燃烧放出的热量与物体吸收的热量相等;(2)以内燃机为载体的 力、热综合计算。 考点梳理整合 1 2 【例2】 全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长,导致全球能源危 机加剧。因此,开发和利用新能源,成为全世界最为关注的问题之 一。张浩家的太阳能热水器内装有100 kg、25 的水,经过一天的 照射后,温度升高了50 ,则水升温吸收的热量为 J,至少可 以节约煤的质量为 kg。假设用煤烧水时有效利用的热 量占煤炭完全燃烧放出热量的10%,且已知水的比热容为4.2103 J/(kg ),煤炭的热值是3.0107 J/kg 考点梳理整合 1 2 解析:水吸收的热量
10、为Q吸=cmt=4.2103 J/(kg )100 kg50 =2.1107 J 而用煤烧水时有效利用的热量占煤炭完全燃烧放出热量的10%, 答案:2.1107 7 煤完全燃烧放出的热量为 Q放= 吸 = 2.1107 J 10% =2.1108 J,而 q=3.0107 J/kg 煤的质量为 m= 放 = 2.1108 J 3.0107 J/kg=7 kg。 考点梳理整合 1 2 考点梳理整合 1 2 考点梳理整合 1 2 某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10 kg的水加热,同 时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若 在6 min内完全燃烧了2 kg的煤,水的比热容为4.21
11、03 J/(kg ),煤 的热值约为3107 J/kg。求: (1)2 kg的煤完全燃烧产生的热量。 (2)经过6 min时间加热,水所吸收的热量。 (3)煤炉烧水时的热效率。 答案:(1)6107 J (2)2.52106 J (3)4.2% 考点梳理整合 1 2 解析:(1)已知煤的质量和热值,利用公式Q放=mq可求得煤完全燃 烧产生的热量Q放=mq=2 kg3107 J/kg=6107 J;(2)由题图知,经 过6 min时间加热,水升高的温度值t=80 -20 =60 ,利用吸热 公式求水吸收的热量,Q吸=cmt=4.2103 J/(kg )10 kg60 =2.52106 J;(3)煤炉烧水时的热效率 = 吸 放 = 2.52106 J 6107 J =4.2%。
