1、第十二章机械能和内能第十二章机械能和内能2022-11-26第十二章机械能和内能15.1 功功1功的定义：若一个功的定义：若一个力力作用在物体上，且物体在力的方向作用在物体上，且物体在力的方向上移动了一段上移动了一段距离，距离，我们就说这个力做了我们就说这个力做了功功。2功的计算：功的计算：WF s F s cosFFFSF 是F 和 s 的夹角，若0 则cos1，即WF s；若90则cos0，即W0。3功的单位：功的单位：SI 焦（耳）焦（耳）/J。1J1Nm。如果作用在物体上的力为如果作用在物体上的力为1N，物体在力的方向上移动的，物体在力的方向上移动的距离为距离为1m，则这个力所作的功就
2、是，则这个力所作的功就是1J。第十二章机械能和内能15.3 功率功率（P）1.定义定义 单位时间内所做的功叫做功率。单位时间内所做的功叫做功率。2.公式公式 3.单位单位4.物理意义物理意义 描述做功快慢的物理量。描述做功快慢的物理量。P W/tF s/t FvSI 瓦（特）瓦（特）/W1W1 J/s若物体在若物体在1秒内做秒内做1焦的功焦的功则功率为则功率为1瓦。瓦。该式特别适用于运动物体的有关计算，式该式特别适用于运动物体的有关计算，式中中F表示牵引力，表示牵引力，v表示物体的运动速度。表示物体的运动速度。例：为什么拖拉机在耕地时的速度都是很小的？例：为什么拖拉机在耕地时的速度都是很小的？
3、答：因为拖拉机耕地时要克服很大的土地阻力，答：因为拖拉机耕地时要克服很大的土地阻力，而拖拉机的功率是一定的，根据而拖拉机的功率是一定的，根据PFv，它只能减它只能减小速度来产生较大的牵引力。小速度来产生较大的牵引力。第十二章机械能和内能15.4 动能和势能动能和势能能（量）：能（量）：描述物体的做功本领的物理量，单位也是焦。描述物体的做功本领的物理量，单位也是焦。物体正在做功说明它具有能量，物体对外做功的过程就是物体正在做功说明它具有能量，物体对外做功的过程就是消耗能量的过程，但物体没有做功并不说明它没有能量。消耗能量的过程，但物体没有做功并不说明它没有能量。1动能（动能（Ek）：）：物体由于
4、运动而具有的能叫做动物体由于运动而具有的能叫做动能。能。动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体具有的动能越多，而且速度对动能的影响更大。大，物体具有的动能越多，而且速度对动能的影响更大。Ek=m v 2。例：为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么不同的例：为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么不同的车型限速不同？车型限速不同？机动车刹车时克服摩擦力做功而消耗能量，由于质量一机动车刹车时克服摩擦力做功而消耗能量，由于质量一定的机动车速度越大具有的动能就越多，即做功本领越大，定的机动车速度越大具有的动能就越多，即做功本领
5、越大，在阻力一定的情况下滑行的距离就越长（不容易停下来），在阻力一定的情况下滑行的距离就越长（不容易停下来），容易发生交通事故，所以必须对他们进行限速。容易发生交通事故，所以必须对他们进行限速。由于动能多少还与质量有关，所以质量大的车子限制的由于动能多少还与质量有关，所以质量大的车子限制的最高车速要低一些。最高车速要低一些。第十二章机械能和内能2势能（势能（Ep）：）：重力势能和弹性势能统称势能。重力势能和弹性势能统称势能。重力势能：重力势能：物体由于被举高而具有的物体由于被举高而具有的能。能。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、举重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、举
6、得越高（得越高（如果不作特别说明，通常以地面为零势能面如果不作特别说明，通常以地面为零势能面），物体），物体具有的重力势能越多。具有的重力势能越多。Ep=m g h。弹性势能：弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性势能的大小与物体的弹性和形变量有关，弹性势能的大小与物体的弹性和形变量有关，物体的弹物体的弹性越强、形变越大具有的弹性势能越多。性越强、形变越大具有的弹性势能越多。Ep=k x 2。势能是存储着的能，我们在把物体举高的过程中对物体做势能是存储着的能，我们在把物体举高的过程中对物体做了功，而这过程中人要消耗能量，这部分能量就转化为被举了功，而这过
7、程中人要消耗能量，这部分能量就转化为被举高的物体的势能存储起来了；同样，我们在使物体发生形变高的物体的势能存储起来了；同样，我们在使物体发生形变的过程中也要消耗能量，这部分能量也转化为发生形变的物的过程中也要消耗能量，这部分能量也转化为发生形变的物体的势能存储起来了，这样被举高的物体和发生弹性形变的体的势能存储起来了，这样被举高的物体和发生弹性形变的物体就具有了对外做功的本领。物体就具有了对外做功的本领。“蓄势待发蓄势待发”这句成语形象、这句成语形象、生动而又贴切的描述了势能的物理意义。生动而又贴切的描述了势能的物理意义。第十二章机械能和内能15.5 机械能及其转化机械能及其转化1.机械能的转
8、化和守恒定律：机械能的转化和守恒定律：动能和势能统称为机械能。动能和势能是可以相互转化的，动能和势能统称为机械能。动能和势能是可以相互转化的，在此过程中如果只有动能和势能的相互转化（系统没有对外做在此过程中如果只有动能和势能的相互转化（系统没有对外做功，外界也没有对系统做功），那么机械能总量保持不变。功，外界也没有对系统做功），那么机械能总量保持不变。例例：如图，处于同一高度的物体分别沿光滑斜面：如图，处于同一高度的物体分别沿光滑斜面a、b、c滑到底端，速度分别为滑到底端，速度分别为va、vb和和vc，试比较它们的大小。，试比较它们的大小。habc解：解：物体沿光滑面下滑，没有对物体沿光滑面下
9、滑，没有对外做功，能量没有损失，重力外做功，能量没有损失，重力势能全部转化为动能，即物体势能全部转化为动能，即物体在在a、b、c具有相同的动能，所具有相同的动能，所以以vavbvc。第十二章机械能和内能2.2.功能关功能关系：系：机械能之间的转化或机械能和其他形式能的转化是通过做机械能之间的转化或机械能和其他形式能的转化是通过做功来实现的，功来实现的，“做功做功”过程就是过程就是“能量转化能量转化”过程。过程。物体对外做功就要消耗能量（能量减少），外界对物体做物体对外做功就要消耗能量（能量减少），外界对物体做功物体的能量就会增加。能量的改变量等于所做的功，功物体的能量就会增加。能量的改变量等于
10、所做的功，“功功”是是“能能”的量度的量度。E W。例：试分析在高处的乒乓球落地后又弹起过程中的能量转例：试分析在高处的乒乓球落地后又弹起过程中的能量转化情况。怎样向地板扔乒乓球才能使它弹跳到高于原抛球化情况。怎样向地板扔乒乓球才能使它弹跳到高于原抛球位置？位置？解：下落过程：高度降低，重力势能减少，势能转化为动能解：下落过程：高度降低，重力势能减少，势能转化为动能（速度增大）；着地后：乒乓球发生弹性形变，动能转化为弹（速度增大）；着地后：乒乓球发生弹性形变，动能转化为弹性势能，此后乒乓球恢复原状又把弹性势能转化为动能；上升性势能，此后乒乓球恢复原状又把弹性势能转化为动能；上升过程：速度减小，
11、高度增加，动能转化为重力势能。过程：速度减小，高度增加，动能转化为重力势能。理想情况下自由下落的乒乓球落地后将弹跳到原抛球位置，理想情况下自由下落的乒乓球落地后将弹跳到原抛球位置，但实际上乒乓球在下落和上升过程中要克服空气阻力对外做但实际上乒乓球在下落和上升过程中要克服空气阻力对外做功，乒乓球的能量会减少，所以弹跳高度低于抛球点。欲使功，乒乓球的能量会减少，所以弹跳高度低于抛球点。欲使弹跳高度高于抛球点，必须在抛出时先给它一点能量，即对弹跳高度高于抛球点，必须在抛出时先给它一点能量，即对它做功，用力向上或向下抛。它做功，用力向上或向下抛。第十二章机械能和内能例：如图所示，物重例：如图所示，物重
12、G=100 N，工人拉住绳子的自由端从，工人拉住绳子的自由端从定滑轮正下方沿水平方向移动了定滑轮正下方沿水平方向移动了S=4 m，不计绳重和摩擦。，不计绳重和摩擦。求工人所做的功。求工人所做的功。解析：由图可知，在此过程中解析：由图可知，在此过程中重物被提升了重物被提升了2m，重物的重力，重物的重力势能增加了势能增加了 E=G h=100 N2 m=200 J重物重力势能的增加来自工人重物重力势能的增加来自工人对它做的功，因为不计绳重和摩对它做的功，因为不计绳重和摩擦，所以工人所做的功擦，所以工人所做的功 W=E=200 J。错误分析错误分析:W=F s=100 N4 m=400 J。在上述过
13、程中，拉。在上述过程中，拉力的方向始终沿绳子方向，而题中所给的条件是在水平方向上力的方向始终沿绳子方向，而题中所给的条件是在水平方向上移动了移动了4m，所以上述计算方法是错误的。，所以上述计算方法是错误的。3 mS =4 mG第十二章机械能和内能解二：设想工人先把绳子匀速竖直向下拉下解二：设想工人先把绳子匀速竖直向下拉下h h2m2m，工人所用的力为工人所用的力为FG100N，工人所做的功为，工人所做的功为 再保持绳子上端不动而把绳子自由端移到图示位置，再保持绳子上端不动而把绳子自由端移到图示位置，在此过程中工人对重物没有做功，所以整个过程工人在此过程中工人对重物没有做功，所以整个过程工人所的
14、做功为所的做功为200J。评析：评析：此解法固然不错，但还是停留在就事论事学此解法固然不错，但还是停留在就事论事学物理这样一个层面上，要计算功，我只会用物理这样一个层面上，要计算功，我只会用W=F s。而且深究下去此解法还真有点问题，因为重物从原而且深究下去此解法还真有点问题，因为重物从原来的静止状态到被提高最后又处于静止状态这个过来的静止状态到被提高最后又处于静止状态这个过程不可能是匀速运动，也就是说拉力大小是变化的，程不可能是匀速运动，也就是说拉力大小是变化的，是变力做功，中学生是不具备这个能力的。用功能是变力做功，中学生是不具备这个能力的。用功能关系解题就不存在这个问题。关系解题就不存在
15、这个问题。W=F h=100 N2m=200 J第十二章机械能和内能W总W有用W额外 动动 力力 机机 械械 对对 象象总总 功（功（W总总）：动力对机械所做的功。动力对机械所做的功。有用功（有用功（W有用有用）：机械克服有用阻力所做的功。：机械克服有用阻力所做的功。额外功（额外功（W额外额外）：机械克服额外阻力所做的功。：机械克服额外阻力所做的功。动力：人力、畜力、电动机、内燃机等。动力：人力、畜力、电动机、内燃机等。有用阻力：对象产生的阻力。有用阻力：对象产生的阻力。额外阻力：机械本身产生的阻力（部件自重、部件额外阻力：机械本身产生的阻力（部件自重、部件间摩擦）。间摩擦）。第十二章机械能和
16、内能4功的原理：使用任何机械时动力对机械所做的功等于机械克服有用阻力和额外阻力所做的功，即利用任何机械利用任何机械都不能省功。都不能省功。W总总W有用有用W额外额外 例：工人利用一只动滑轮把重例：工人利用一只动滑轮把重100N的物体提升了的物体提升了3m，不计，不计绳重和摩擦，工人所用的力为绳重和摩擦，工人所用的力为55N。求：总功、有用功和动。求：总功、有用功和动滑轮的重量。滑轮的重量。解：解：工人所做的功是总功，因为是一只动滑轮，所以物体升高工人所做的功是总功，因为是一只动滑轮，所以物体升高3m绳子自由端移动的距离是绳子自由端移动的距离是6m，工人所用的力为，工人所用的力为55 N，W总总
17、F S55N6m330J。克服货物重力所做的功是有用功，克服货物重力所做的功是有用功，W有用有用G h100N3m300J。克服动滑轮重力所做的功是额外功，克服动滑轮重力所做的功是额外功，G 0 W额外额外/h 30J/3m10NW额外额外 G 0 h W总总W有用有用330J300J30J。第十二章机械能和内能15.2 机械效率机械效率1.定义：定义：有用功和总功的比值叫做机械效率。有用功和总功的比值叫做机械效率。2.公式：公式：W有用有用 /W总总 理想情况下（额外功等于零），机械效率等于理想情况下（额外功等于零），机械效率等于1。但实。但实际上额外功是不可避免的，即有用功总是小于总功，所
18、以机际上额外功是不可避免的，即有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于械效率总是小于1。由于有用功和总功是在同一时间内完成的，所以机械效率又可以表述为 P有用 t/P总t P有用/P总例：某抽水机的机械效率为例：某抽水机的机械效率为75，其物理意义是什么？若，其物理意义是什么？若抽水机抽水功率为抽水机抽水功率为150W，那么带动该抽水机工作的电动机，那么带动该抽水机工作的电动机功率应多大？功率应多大？解：抽水机的机械效率为解：抽水机的机械效率为75意即抽水机每做意即抽水机每做100份功当中份功当中75份是有用的。份是有用的。150W是有用功率，是有用功率，P总总 P有用有用 /150W/0.7
19、5200 W第十二章机械能和内能例：工人利用一只重例：工人利用一只重10 N的动滑轮把重的动滑轮把重100N的物体提升了的物体提升了3m，不计绳重和摩擦，求动滑轮的机械效率。不计绳重和摩擦，求动滑轮的机械效率。解：解：W总总F S55N6m330JW有用有用G h100N3m300J。W有用有用 /W总总300J/330J0.9191若用该动滑轮提升重若用该动滑轮提升重200N的物体，动滑轮的机械效率是的物体，动滑轮的机械效率是否改变？否改变？解：解：W有用有用G h，W总总W有用有用W额外额外 G h G 0 h W有用有用 /W总总 G h /G h G 0 h G /G G 0200N/
20、210N0.9595 若用重若用重20N动滑轮提升重动滑轮提升重100N的物体，动滑轮的机械效的物体，动滑轮的机械效率又是多大？率又是多大？解：解：G/G G 0100N/120N0.8383根据该题提供的信息，你可以得到什么结论？根据该题提供的信息，你可以得到什么结论？第十二章机械能和内能 结论：同一台机械（额外阻力一定），有用阻力结论：同一台机械（额外阻力一定），有用阻力越大机械效率越大；有用阻力一定时，额外阻力越小越大机械效率越大；有用阻力一定时，额外阻力越小机械效率越大。机械效率越大。3.提高机械效率的方法提高机械效率的方法理论：减小额外阻力。理论：减小额外阻力。具体措施：合理减小部件
21、自重；减小部件之间摩擦。具体措施：合理减小部件自重；减小部件之间摩擦。4.斜面的机械效率斜面的机械效率倾斜程度相同的斜面越光滑机械效率越高倾斜程度相同的斜面越光滑机械效率越高;光滑程度一样的斜面倾斜程度越大其机械效率越光滑程度一样的斜面倾斜程度越大其机械效率越大。大。第十二章机械能和内能16.1 分子热运动分子热运动扩散：扩散：不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散，扩散现象说明了分子的运动。扩散，扩散现象说明了分子的运动。扩散速度与温度有关，温度越高，扩散越快。扩散速度与温度有关，温度越高，扩散越快。分子运动是一种微观运动，人们无法直接感知，
22、分子运动是一种微观运动，人们无法直接感知，而分子运动表现出来的宏观现象而分子运动表现出来的宏观现象“扩散扩散”现象，人现象，人们是可以直接感知的，们是可以直接感知的，“通过直接感知的现象推测无通过直接感知的现象推测无法直接感知的事实法直接感知的事实”是一种重要的物理方法，这种方是一种重要的物理方法，这种方法叫做法叫做推理观察法。推理观察法。通俗说法：通俗说法：透过现象看本质。透过现象看本质。例：大量事实表明：物体温度越高扩散越快，请利例：大量事实表明：物体温度越高扩散越快，请利用推理观察法说明分子运动的剧烈程度与温度的关系。用推理观察法说明分子运动的剧烈程度与温度的关系。答：答：扩散是分子运动
23、的宏观表现，扩散快说明分子运扩散是分子运动的宏观表现，扩散快说明分子运动剧烈，所以动剧烈，所以温度越高表明物体内部分子运动越剧烈。温度越高表明物体内部分子运动越剧烈。第十二章机械能和内能分子动理论：分子动理论：物质是由分子组成的；物质是由分子组成的；分子在永不停息作无规则运动（热运动）；分子在永不停息作无规则运动（热运动）；分子间存在着相互作用的引力分子间存在着相互作用的引力和和斥力。斥力。分子间引力和斥力是同时存在的，分子力的大小分子间引力和斥力是同时存在的，分子力的大小与分子间距有关，分子间距与分子间距有关，分子间距（r）越小分子力越大。越小分子力越大。当分子间距离等于分子直径时当分子间距
24、离等于分子直径时（r r0），引力和斥，引力和斥力的大小相等，力的大小相等，这个距离叫做平衡距离这个距离叫做平衡距离。分子间距增大时分子间距增大时(r r0)，其合力其合力表现为引力表现为引力。分子间距减小时分子间距减小时(r r0)，其合力其合力表现为斥力表现为斥力。分子间距大于分子直径分子间距大于分子直径10倍以上时倍以上时（r 10 r0），分子力可忽略不计分子力可忽略不计。第十二章机械能和内能例：用分子动理论解释影响蒸发速度的三个因素。例：用分子动理论解释影响蒸发速度的三个因素。温度越高分子运动越剧烈，分子动能越大，液体表面温度越高分子运动越剧烈，分子动能越大，液体表面的分子越就容易摆
25、脱周围液体分子的束缚而跑出成为气的分子越就容易摆脱周围液体分子的束缚而跑出成为气体，所以温度越高蒸发越快。体，所以温度越高蒸发越快。液体表面积越大单位时间内跑出的分子数越多，所以液体表面积越大单位时间内跑出的分子数越多，所以表面积越大蒸发越快。表面积越大蒸发越快。蒸发出来的分子在液面附近作无规则运动，肯定会蒸发出来的分子在液面附近作无规则运动，肯定会有一部分分子又回到液体中，液体表面空气越流通，回有一部分分子又回到液体中，液体表面空气越流通，回到液体中的分子数量越少，所以液体表面空气越流通蒸到液体中的分子数量越少，所以液体表面空气越流通蒸发越快。发越快。第十二章机械能和内能12.2 内能内能1
26、.内内能能:物体内部物体内部所有分子所有分子做无规则运动的动能和分子相做无规则运动的动能和分子相互作用力的势能的总和，叫做物体的内能。互作用力的势能的总和，叫做物体的内能。分子动能的宏观表征是温度，对于某一确定的物体分子动能的宏观表征是温度，对于某一确定的物体（分子数一定），温度越高内能越多。（分子数一定），温度越高内能越多。分子势能的宏观表征是体积，但不能根据体积变分子势能的宏观表征是体积，但不能根据体积变化判定其多少，因为分子间同时存在着引力和斥力，化判定其多少，因为分子间同时存在着引力和斥力，若克服分子引力做功（体积增大）分子势能增加，若克服分子引力做功（体积增大）分子势能增加，克服分子
27、斥力做功（体积变小）分子势能也增加。克服分子斥力做功（体积变小）分子势能也增加。内能是状态量，其多少取决于分子数量、分子运动内能是状态量，其多少取决于分子数量、分子运动平均速率和分子力。平均速率和分子力。一切物体不论温度高低都有内能，即使分子动能为零一切物体不论温度高低都有内能，即使分子动能为零（温度为（温度为0K时时），分子势能总是有的。），分子势能总是有的。机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内部分子运动有关，所以内能与机械能是不同形式的能，部分子运动有关，所以内能与机械能是不同形式的能，它们之间没有任何关系。它们之间没有任何关系。第十二章
28、机械能和内能2.物体内能的改变物体内能的改变 热传递：热传递：若两个物体之间存在温差，高温物体温度若两个物体之间存在温差，高温物体温度会降低（内能减少），低温物体温度升高（内能增加），会降低（内能减少），低温物体温度升高（内能增加），即内能从高温物体即内能从高温物体转移转移到低温物体。到低温物体。热传递的本质是内能的转移。吸热，内能增加；放热，内热传递的本质是内能的转移。吸热，内能增加；放热，内能减少。能减少。热传递过程中，传递内能的多少叫做热传递过程中，传递内能的多少叫做“热量热量”。热量是内能热量是内能改变的量度，改变的量度，E=Q。热量的。热量的单位也是焦耳。单位也是焦耳。热量是过程量，
29、脱离了过程讲热量是没有意义的，所以不热量是过程量，脱离了过程讲热量是没有意义的，所以不能说能说“物体具有（含有）多少热量物体具有（含有）多少热量”。做功：做功：若外界对物体做功，物体的内能增加；物若外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功，物体内能减少。体对外做功，物体内能减少。做功（机械功、电功）改变内能的本质是其他形式的能（机械做功（机械功、电功）改变内能的本质是其他形式的能（机械能、电能）与内能之间的转化。能、电能）与内能之间的转化。内能的改变量用内能的改变量用“功功”来量度。来量度。E=W=F s=I 2 R t。第十二章机械能和内能12.3 物质的比热容物质的比热容（c）定义：定
30、义：单位质量的某种物质温度升高单位质量的某种物质温度升高1所吸收的热量。所吸收的热量。单位：单位：物理意物理意义：义：焦焦/(千克摄氏度千克摄氏度)J/(kg)。比热容是描述物质吸（容）热能力的物理量，比热容是描述物质吸（容）热能力的物理量，它是物质的一种固有属性。它是物质的一种固有属性。阅读阅读p132 “比热容表比热容表”，你能从中获取哪些信息？，你能从中获取哪些信息？不同物质的比热容一般是不同的；不同物质的比热容一般是不同的；一般来说一般来说液体的比热容比固体大；液体的比热容比固体大；金属的比热容都比较小；金属的比热容都比较小；同种物质在不同的物态时比热容不同。同种物质在不同的物态时比热
31、容不同。第十二章机械能和内能例：查比热容表可知水的比热容很大，水的这种特性有何重例：查比热容表可知水的比热容很大，水的这种特性有何重要意义？在生产和生活中有哪些应用？要意义？在生产和生活中有哪些应用？答：我们知道地球表面约答：我们知道地球表面约70被水覆盖，由于水的比热容很大，被水覆盖，由于水的比热容很大，他们在吸、放热时引起的温度变化就很小，地球能有这样一个他们在吸、放热时引起的温度变化就很小，地球能有这样一个适宜的环境，水的比热容大功不可没。适宜的环境，水的比热容大功不可没。由于水的比热容很大，在温度变化不大的情况下吸收或放出由于水的比热容很大，在温度变化不大的情况下吸收或放出的热量很多，
32、所以在生产和生活中人们往往把水作为的热量很多，所以在生产和生活中人们往往把水作为“搬运能量搬运能量”的介质，例如把水作为的介质，例如把水作为“冷却剂冷却剂”等等。等等。热量的计算热量的计算 Q吸吸 =c m（tt0）Q放放 =c m（t0t）Q=c mt 吸热升温吸热升温t t t0放热降温放热降温t t0 t上式只适用于物体温度变化时（没有物态变化）的上式只适用于物体温度变化时（没有物态变化）的热量计算。热量计算。第十二章机械能和内能比热容的物理模型：比热容的物理模型：Qtcm容器的容器的单位高度的底面积单位高度的底面积相当于物质相当于物质的的比热容；比热容；容器的容器的高高相当于物体的相当
33、于物体的质质量；量；容器中的容器中的水的多少水的多少相当于物体吸收相当于物体吸收的的热量；热量；容器中的容器中的水位水位相当于物体温度的相当于物体温度的变化量。变化量。质量相同的不同物质升高相同的温度质量相同的不同物质升高相同的温度 吸收的热量吸收的热量多；多；质量相同的不同物质吸收相同的热量质量相同的不同物质吸收相同的热量 温度升高的多；温度升高的多；质量相同的不同物质放出相同的热量比热容小的温度降低质量相同的不同物质放出相同的热量比热容小的温度降低得得 。比热容大的比热容大的比热容小比热容小的的例：多多高度相同的不同容器液面升高相同高度相同的不同容器液面升高相同 容纳的液体多；容纳的液体多
34、；底面积大的底面积大的高度相同的不同容器装相同的液体高度相同的不同容器装相同的液体 液面升高得多；液面升高得多；底面积小底面积小的的高度相同的不同容器放出相同的液体高度相同的不同容器放出相同的液体 液面降低的多；液面降低的多；底面积小底面积小的的第十二章机械能和内能12.4 机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化热热机机:把内能转化为机械能的机器。把内能转化为机械能的机器。化学化学能能燃烧燃烧内能内能做功做功机械能机械能热机种类：热机种类：蒸汽蒸汽机机蒸汽轮机蒸汽轮机内燃内燃机机燃气轮机燃气轮机喷气发动机喷气发动机内燃机：内燃机：燃料在气缸燃料在气缸内内部部燃燃烧生成高温高压的燃气，烧生
35、成高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功，把内能转化为机械燃气膨胀推动活塞做功，把内能转化为机械能。用汽油作燃料的叫做汽油能。用汽油作燃料的叫做汽油机机。第十二章机械能和内能汽油机的构造：汽油机的构造：气气缸：缸：金属圆筒，顶部有气门，金属圆筒，顶部有气门，内部有活塞。内部有活塞。活活塞：塞：可在气缸中上下往复运动，可在气缸中上下往复运动，活塞从气缸的一端运动到另活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。一端的过程叫做一个冲程。气气门：门：进气门、排气门。进气门、排气门。曲柄、连曲柄、连杆：杆：把燃气产生的动力传递出来，并能把活把燃气产生的动力传递出来，并能把活塞的往复式直线运动转化为圆周
36、运动。塞的往复式直线运动转化为圆周运动。曲曲柄柄连杆连杆排气门排气门进气进气门门活塞活塞气缸气缸第十二章机械能和内能汽油机的工作过程：汽油机的工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，一个工作循环活塞往复二次，曲排气四个冲程组成，一个工作循环活塞往复二次，曲柄转动二周。柄转动二周。吸气冲程：吸气冲程：压缩冲程：压缩冲程：做功冲程：做功冲程：排气冲程：排气冲程：进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭，活塞向下门关闭，活塞向下运动，吸入空气和运动，吸入空气和汽油混合物。汽油混合物。进气门排气门都关进气门排气门都关闭，活塞向上运动，闭
37、，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。机械能转化为内能。进气门排气门关闭，进气门排气门关闭，高温高压的燃气膨胀高温高压的燃气膨胀推动活塞向下运动。推动活塞向下运动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。进气门关闭，进气门关闭，排气门打开，活排气门打开，活塞向上运动，排塞向上运动，排出废气。出废气。第十二章机械能和内能燃料的热值燃料的热值定义：定义：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：单位：焦每千克（焦每千克（J/kg）。）。气体燃料气体燃料:1m3燃料完全燃烧时放出的热量燃料完全燃烧时放出
38、的热量,单位是（单位是（J/m3）热效率与热机效率热效率与热机效率定义：定义：用来作有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量用来作有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。之比，叫做热机效率。提高热机效率的方法：提高热机效率的方法：1.使燃料充分燃烧；使燃料充分燃烧；2.设法利用废气的能量；设法利用废气的能量；3.减少各种热损失。减少各种热损失。Q有用有用Q废气废气Q冷却、摩擦冷却、摩擦Q总总第十二章机械能和内能 自然界具有各种形式的能量，如机械能（动能、重自然界具有各种形式的能量，如机械能（动能、重力势能、弹性势能）、电能、内能、核能（原子能）、力势能、弹性势能）、电能、内能、核能（原子能）、生物质能（化学能）、太阳能、生物质能（化学能）、太阳能、，各种形式的能在，各种形式的能在一定的条件下都可以相互转化。一定的条件下都可以相互转化。能量守恒定律能量守恒定律 能量既不会消灭也不会创生，它只会从一个物能量既不会消灭也不会创生，它只会从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，在转移和转化过程中能的总量保持不变。在转移和转化过程中能的总量保持不变。第十二章机械能和内能2022-11-26第十二章机械能和内能
