14：内能的利用(含答案)

第十四章《内能的利用》

『知识回顾』

知识点1：热值

1.定义：燃料完全燃烧放出的热量Q 与其质量m 的 比值 ，叫做这种燃料的热值。用字母q 表示。 【提示】热值大小与燃料的多少，是否完全燃烧无关。

2.单位： 焦每千克 或焦每立方米，符号是 J/kg 或 J/ m 3 。

3.公式：m Q q =或V

Q q = 知识点2：热机

1.定义：把 内 能转化为 机械 能的机器。

2.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

3.内燃机分类：汽油机和柴油机。

4.内燃机工作过程：

（1）每个工作循环分为四个冲程： 吸气 冲程、 压缩 冲程、 做功 冲程和 排气 冲程；

（2）一个工作循环中只有 做功 冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性 来完成；

（3）压缩冲程中 机械 能转化为 内 能，做功冲程中 内 能转化为 机械 能。

（4）一个工作循环活塞往复两次、曲轴转两周、燃气做功一次、进气门和排气门各开一次。

5.热机效率

（1）定义：热机用来做 有用功 的那部分能量和燃料 完全燃烧 放出的能量之比。

（2）公式：总有

Q Q =η

知识点3：能量的转化和守恒

（1）内容：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 。

（2）说明：

①能量的转化和转移都是具有方向性的；

②能量的转化是通过物体做功来实现的。能量在转化过程中，能量的形式发生了改变；

③能量在转移过程中，能量的形式没有发生变化。

【提示】能量守恒定律不同于机械能守恒定律。所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的。

『考点分析』

1.考查热点： 热值的简单计算，热机的四个冲程，热机的效率和能量转化

2.考查题型：以选择题、填空题为主

3.备考重点：热机能量的转化，燃料燃烧放热的简单计算

『经典例题』

考点1：热值与热机的效率的综合计算

例1 合理分类和利用垃圾可以变废为宝。在一定条件下，1吨垃圾能”榨”出170kg 燃料油，若燃料油的热值为

4.0×107J/kg ，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J ，燃烧时燃料油的化学能转化为 能。

【答案】6.8×109；内

方法点拨：利用Q 放=mq 进行计算，注意质量的单位要用kg 。燃烧是一种化学变化，燃烧过程中化学能转化为内能。

例2 太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，如表是

小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：

其中太阳辐射功率是指1 h 内投射到1 m 2面积上的太阳能，则(1)

水在10 h 内吸收多少热量？

(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？(q 天然气＝8.4×107 J/m 3，天然气完全

燃烧放出的热量全部被水吸收)

(3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大？

解：(1)水吸收的热量(有用能量)Q 吸＝cm Δt ＝4.2×103 J/(kg ·℃)×100 kg ×50 ℃＝2.1×107 J 。

(2)由题意知，Q 放＝Q 吸＝2.1×107

J ，根据q ＝Q 放V 得，需要天然气的体积V ＝Q 放q 天然气＝ 2.1×107 J 8.4×107 J/m 3＝0.25 m 3。 (3)10 h 太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)Q 总＝1.68×106 J/(m 2·h)×2.5 m 2×10 h ＝4.2×107

J ，该太阳能热水器的能量转化效率η＝Q 吸Q 总＝2.1×107 J 4.2×107 J

＝50%。 方法点拨：关于热值的计算要注意是气体的热值还是液体的热值，要注意气体的热值一般与它的体积有关，液体的热值一般与它的质量有关，运用单位时，不要写错公式。

考点2：热机的四个冲程

例3 在四冲程汽油机的工作过程中，内能转化为机械能的冲程是( C )

A ．吸气冲程

B ．压缩冲程

C ．做功冲程

D ．排气冲程

方法点拨：1．汽油机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程也有能量转化，将机械能转化为内能。汽油机的做功冲程火花塞要点燃。

2．四冲程汽油机的一个工作循环中，高温高压的燃气推动活塞向下运动的是做功冲程。

考点3：能量的转化和守恒

例7 热水瓶注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，在这一现象中瓶内气体的 能转化为软木塞的 能，该能量转化过程与汽油机的 冲程相同。

【答案】内 机械 做功

方法点拨：1．自然界中的各种现象都是互相联系的，说明在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。

2．能量的转化是通过物体做功来实现的。能量在转化过程中，能量的形式发生了变化，能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。

『中考链接』

1. （2018四川巴中）在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）

A ．吸气冲程

B ．压缩冲程

C ．做功冲程

D ．排气冲程

2. (2018辽宁葫芦岛）关于图甲和图乙下列说法中正确的是（ ）

A ．图甲中塞子冲出时受的力为平衡力

B ．图乙所示冲程能够提供动力

C ．图甲中试管相对于飞出的塞子是运动的

D ．图甲和图乙包含着相同的能量转化

3.（2019枣庄）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）

A.压缩冲程，将化学能转化成内能

B.压缩冲程，将机械能转化成内能

C.做功冲程，将内能转化成机械能

D.做功冲程，将机械能转化成内能

4.（2018山东临沂）小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（ ）

A ．煤气燃烧越充分，其热值越大

B ．加热过程中水的比热容变大

C ．壶内水温度升高的过程中内能增大

D ．水沸腾过程中吸收热量，温度不断升高

5.（2018四川遂宁）小军帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识。下列说法错误．．

的是（ ） A ．鸡汤香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动

B ．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变