第十四章_内能的利用(知识点+经典练习+中考练习)

第十四章内能的利用

知识点 1 热机

1．热机：将内能转化为机械能的机器．最常见的热机为内燃机．

2．内燃机四冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．

(1)一个工作循环包括四个冲程，每一个工作循环活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次．

(2)在一个工作循环中，只有第三个冲程是燃气对外做功，其他三个辅助冲程依靠飞轮的惯性完成．

注：可根据汽油机活塞运动方向和进气门的开、关来判断汽油机的四个冲程。

柴油机与汽油机：

同：四个冲程相同

异：柴油机用喷嘴代替了火花塞

例 1] 回答下列问题：

1．燃烧汽油能将它的化学能转化为________，热机通过做功，能把内能转化为____________．

2．内燃机有四个冲程，它们分别是________冲程，________冲程，________冲程，________冲程．

3．在四个冲程中，给汽车提供动力的冲程是________冲程，排出汽车废气的冲程是________冲程．

[例 2]如图所示是某个四冲程内燃机在工作过程中的一个冲程示意图，由图中情况可判定这个冲程( )

A．是排气冲程

B．是做功冲程

C．是把机械能转化为内能

D．是把内能转化为机械能

[例 3]如图 16－4－2 所示实验，试管口木塞冲出过程( )

A．试管口出现的白雾是水蒸气

B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加

C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同

D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少

思路点拨：水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能，水蒸气内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化成白雾．

例4 关于热机，下列说法正确的是( )

A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%

B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程

C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率

D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大

知识点 2 热值

1．定义：1 kg 的某种燃料完全燃烧放出的热量．

2．单位：J/kg，读作：焦每千克．

3．燃料完全燃烧放出热量的计算：Q＝qm，其中q 为燃料的热值，m 为燃料的质量．

(1)热值是表示燃料完全燃烧的放热本领，只有燃料才有热值，比热容是表示物体温度变化时吸热或放热的本领，任何物体都有比热容．

(2)气体燃料的热值单位一般用：J/m3，读作：焦每立方米．气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q＝qV.

(3)热值是燃料的特性之一，不同的燃料热值一般不同．热值的大小只决定于燃料的种类，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧均无关．

[例 1] 回答下列问题：

1 ．1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的__________．氢气的

热值为 1.4×108 J/kg，完全燃烧 0.1 kg 氢气可以放出____________J 的热量

2．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧时放出的热量之比，叫做热机的________．

[例2]汽油的热值是 4.6×107 J/kg，完全燃烧210 g 汽油能放出____________J 的热量．若这些热量全部被水吸收，可使_______kg 水从 20 ℃升高到 43 ℃.[ 水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)]

A.E 1E 4×100%

B.E 4

E 1×100%

C.E 3＋E 4

E 1

×100% D.

E 4

E 1＋E 2＋E 3＋E 4＋E 5

×

100%

例3 [2012·淮安] 为了比较酒精和碎纸片的热值，如图25－2所示，两只同种规格的烧杯中装有质量相等的水，取质量________(选填“相等”或“不相等”)的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中点燃，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较____________________，从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系。

知识点 3热机的效率

1．定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比．

Q 有用是燃料燃烧放出的转化为有用功的热量，Q 总是燃料完全燃烧放出的热量．

3．热机中的能量损失 (1)废气带走的能量最多；

(2)一部分燃料没有完全燃烧而损失； (3)克服各零部件的摩擦消耗一部分能量； (4)一部分能量损失在部件散热上．

4．提高热机效率的途径

(1)保持良好的润滑，减小摩擦； (2)尽可能使燃料充分燃烧； (3)废气带走的能量再利用等．

[例 1]如图 16－4－7 所示为内燃机的能量流向图，热机效率η等于( )

2．计算公式：η＝Q 有用Q 总×100%＝W 有用

Q 总

×100%.

例2、重4 10 N 的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是（4.6×107J /kg）（1）在图表示汽车的方框上画出汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图。（2）求汽车运动100s 内①发动机对汽车的牵引力多大？②牵引力做了多少功？③汽车通过的距离多长？④发动机消耗汽油质量是多少？

知识点4 能的转化和守恒

1．能量形式的多样化：自然界能量形式多样，有机械能、内能、电能、光能等．一定条件下都能互相转化．

2．能的转化：能量的形式发生改变，发生在不同形式的能之间，如摩擦生热．3．能的转移：同种形式的能在不同物体或物体不同部位发生转移，如热传递．4．能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．

(1)能量守恒定律具有普遍性，适用于任何能量转化或转移的场合．

(2)能量转化有方向性，但总量保持不变．

[例 1]回答下列问题：

1．冬天里人们常用两手相互摩擦产生热量，这是机械能转化为________．

2 ．植物吸收太阳光进行光合作用，这是光能转化为____________．

3．在一定条件下，各种形式的能都可以相互________．

4．足球在地上滚动慢慢停下来，小明认为动能凭空消失了，对吗？________.

[例 2]小王同学分析了四个常见事例中的能量转化，其中正确的是( ) A．在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能

B．电风扇正常工作过程中，电能主要转化为内能

C．电热水器工作过程中，内能转化为电能

D．跳水运动员在空中下落的过程中，动能转化为重力势能

思路点拨：要把握住能量转化前后的能量形式．