(苏科版)机械能与内能的相互转化
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四、机械能与内能的相互转化
大店中学：冀军平
１、热传递可以改变物体的内能，
机 械 能 转 化 为 内 能
２、做功也可以改变物体的内能，
在厚壁玻璃筒的底 部放一小撮干燥的 棉絮，用力将活塞 迅速下压，你看到 了什么？ 筒中的棉絮燃烧 由上述活动可知:做功 是改变物体内能的 另外一种方式.
机械能转化为内能
课堂练习题：
１、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升 高这是因为（ D ） A．铁锤把温度传给了铁钉
B．铁锤把热量传给了铁钉
C．铁锤把内能传给了铁钉
D．铁锤对铁钉做了功
3、下列说法中正确的是（ D ） A．做功和热传递是等效的 B．物体的温度升高，一定是吸收热量
C．温度越高的物体，热量越多
D．热水和冷水混合时，能量从热水传给冷水
做功冲程中能量转化是：内能转化成机械能。
汽油机完成一个循环:
1.活塞经历四个冲程,分别 压缩冲程 、 做功冲程、 排气冲程、 吸气冲程 为: 。 做功 其中, 冲程时燃气对外做功. ４ ２ 2.一个工作循环， 冲程，曲轴转 ２ １ 圈, 活塞往复 次，燃气推动活塞做功 次.
曲轴的惯性 3.汽油机只有一个冲程对外做功其他三个 冲程要靠 来完成．
热机是将燃料燃烧产生的高温高压 燃气的内能转化为机械能的装置.
汽油机
火花塞
进气门
排气门 活塞
汽缸
连杆 汽油机的结构图
曲轴
汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动, 活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程 叫做一个冲程.
汽油机完成一个循环:
1.活塞经历四个冲程,分别 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 吸气冲程 为: 、 、 、 做功 。其中, 冲程时燃气对外做功.
酒精的热值： 3.0X107 J/kg
2、表示的物理意义是：
1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量为3.0X107
J
理解热值：
1、q 反映了不同燃料在燃烧过程中，化学 能转化为内能的本领大小 2、同种燃料热值一定，不同燃料热值一般 不同，所以热值只与燃料的种类有关，而 与质量、是否完全燃烧无关。
质量为m的燃料完全燃烧放出的热量为：
2.一个工作循环， ４ 冲程，曲轴转 ２ 圈, 活塞往复 ２次，燃气推动活塞做功 １ 次. 3.汽油机只有一个冲程对外做功其他三个 冲程要靠 曲轴的惯性 来完成． 压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化的?
巩固知识：
热传递和做功。 1．改变物体内能的方式：
用热传递的方法改变物体的内能，实质是：
内能转移的过程；
4、进行下列实验操作时，会发现 薄壁金属管内乙醚会沸腾，产生的 乙醚蒸气会把塞子冲开，这种现象 的解释是：来回拉绳子时，克服绳 摩擦 子和管壁的______做了功，使绳和 温度 金属管的内能增加，______升高。 热传递 金属管又和乙醚进行了______使乙 温度 醚的内能增加，______升高，直到 乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气， 蒸气膨胀把管塞冲开。
小孩从滑梯上滑下，小孩 的屁股会有怎样的感觉？
小孩的屁股感到发烫 这一现象说明：在克服摩擦做功时，物体的 内能增加。
机械能转化为内能
生活中还有哪些做功改变物体内能的现象？
做功可以改变物体的内能,使物体的温 度升高，内能增大．
做功与热传递在改变物体内能上是等效的。 注意： 热传递方式是内能的转移过程，能的形 式没有变； 做功方式是机械能向内能的转化过程， 能的形式已经发生改变。
９、汽油机的曲轴转速是1200r/min，则每秒钟 该汽油机完成 10 个工作循环，做功 10 次， 共完成 40 个冲程，活塞往复 ２0 次，若每次 做功为500J，则汽油机的功率为 5000 W。
（第二课时）
复习：
1．改变物体内能的方式： 热传递和做功。
用热传递的方法改变物体的内能，实质是： 内能转移的过程； 用做功的方法改变物体的内能，实质是： 内能与机械能相互转化的过程。 2．汽油机的工作过程： 吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 压缩冲程中能量转化是：机械能转化成内能。
=30﹪
化石燃料的燃烧和环境保护
12、随着人们物质生活水平逐步提高， 农村的厨灶发生了革命性的变化，煤球 炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家 庭．液化气与煤相比，热学方面突出的 液化气热值高 优点是___________；环保方面突出的优 对环保无污染 点是_ ________.
例：一辆汽车在平直的公路上行使时,受到的阻 力为8280N，当它匀速行使10km时，消耗汽油 6kg，求汽车的效率？（汽油的热值是４.６ ×107J/kg）
W有=fs=8280N×104m=8.28×107J
W有用 W总 100%
W总=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J =8.28×107J÷(2.76×108J)
----将内能转化为机械能
您观察到什么现象? 在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气 的 内 能减少,转化为盒盖的 动 能.（机械能)
２、下列现象中，不是用做功的方法来增 D 大物体内能的是（ ） A 、钻木取火
B 、用铁锤不断地敲打铁钉
C、 小孩从滑梯上滑下时，臀部有灼热感
D、 水蒸气冲开水瓶塞子
７、内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀 而做功，此时这些气体的温度和内能变化的情 A 况是 （ Ａ ）
A．内能减少，温度降低 B．内能增加，温度升高 C．内能减少，温度升高 D．内能增加，温度降低
８、如图是汽油机的 压缩 冲程。在此 冲程中，气缸中的气体体积 变小 ，压 强 变大 。（填“变大”、“变小” 或“不变”）
3、公式：
Q=mq
10、酒精的热值是3×107J/kg，若要获得 9×107J的热量，至少需要燃烧 3 kg的酒精。
11、28g完全燃烧的酒精可以放出多少热量？ 若这些热量全部被质量为0.5kg、温度为 20℃的水吸收，则水的温度升高到多少摄 氏度？（已知酒精的热值为3.0×107J／ kg ,c水= 4.2×103J／(kg· ,此时外界为一 ℃) 个标准大气压）。
三.燃料的热值
探究质量相同的物体燃烧时放出的热量
实验表明:相同质量的酒精与碎纸片燃烧后, 酒精比碎纸片放出的热量 多 . 更多的实验表明:质量相等的不同燃料,完全 燃烧所放出的热量一般是 不相同 (相同/ 不相同).
１、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出 的热量叫做这种燃料的热值，用符号“q”表 示，单位是：J/kg。
常用燃料的热值（单位：J/kg）
固体 干木柴 1Βιβλιοθήκη Baidu2X107
烟煤 焦碳 2.9X107 3.0X107
液体 酒精 3.0X107
柴油 4.3X107 石油 4.4X107 汽油 4.6X107 煤油 4.6X107
气体 煤气 4.2X107
天然气4.4X107 氢气 14.3X107
无烟煤 3.4X107 木炭 3.4X107
用做功的方法改变物体的内能，实质是：
内能与机械能相互转化的过程。
做功和热传递对改变物体内能是等效的。
巩固知识：
2．汽油机的工作过程：
吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
压缩冲程中能量转化是：
机械能转化成内能。
做功冲程中能量转化是：
内能转化成机械能。
除做功冲程外，其余三个冲程要靠曲轴 的惯性来完成。
５.冬天双手捧着热水袋会感到暖和，这是利 用 热传递 方式增加了手的内能；双手反复摩擦 也会感到暖和，这是利用 做功 的方式增加了 手的内能。 ６.改变物体内能的方式有做功和热传递两种， 在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使 做功 方式增加了燃料混 它的温度升高，是通过 合物的内能；为了不让汽油机在工作时温度升得 太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽 热传递 缸被水包围着，这样就可以通过 得方式 降低汽缸的温度（减少汽缸的内能）
8.4×105J
100 ℃
４、热机的效率:
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 例：柴油机是工农业生产中常用的热机，已知 某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全 8.6×107 燃烧2kg柴油能放热 ____J，这些热通 过柴油机得转化能对外做有用功 2.58×107 __J， （柴油的热值是4.3×107J/kg）
大店中学：冀军平
１、热传递可以改变物体的内能，
机 械 能 转 化 为 内 能
２、做功也可以改变物体的内能，
在厚壁玻璃筒的底 部放一小撮干燥的 棉絮，用力将活塞 迅速下压，你看到 了什么？ 筒中的棉絮燃烧 由上述活动可知:做功 是改变物体内能的 另外一种方式.
机械能转化为内能
课堂练习题：
１、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升 高这是因为（ D ） A．铁锤把温度传给了铁钉
B．铁锤把热量传给了铁钉
C．铁锤把内能传给了铁钉
D．铁锤对铁钉做了功
3、下列说法中正确的是（ D ） A．做功和热传递是等效的 B．物体的温度升高，一定是吸收热量
C．温度越高的物体，热量越多
D．热水和冷水混合时，能量从热水传给冷水
做功冲程中能量转化是：内能转化成机械能。
汽油机完成一个循环:
1.活塞经历四个冲程,分别 压缩冲程 、 做功冲程、 排气冲程、 吸气冲程 为: 。 做功 其中, 冲程时燃气对外做功. ４ ２ 2.一个工作循环， 冲程，曲轴转 ２ １ 圈, 活塞往复 次，燃气推动活塞做功 次.
曲轴的惯性 3.汽油机只有一个冲程对外做功其他三个 冲程要靠 来完成．
热机是将燃料燃烧产生的高温高压 燃气的内能转化为机械能的装置.
汽油机
火花塞
进气门
排气门 活塞
汽缸
连杆 汽油机的结构图
曲轴
汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动, 活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程 叫做一个冲程.
汽油机完成一个循环:
1.活塞经历四个冲程,分别 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 吸气冲程 为: 、 、 、 做功 。其中, 冲程时燃气对外做功.
酒精的热值： 3.0X107 J/kg
2、表示的物理意义是：
1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量为3.0X107
J
理解热值：
1、q 反映了不同燃料在燃烧过程中，化学 能转化为内能的本领大小 2、同种燃料热值一定，不同燃料热值一般 不同，所以热值只与燃料的种类有关，而 与质量、是否完全燃烧无关。
质量为m的燃料完全燃烧放出的热量为：
2.一个工作循环， ４ 冲程，曲轴转 ２ 圈, 活塞往复 ２次，燃气推动活塞做功 １ 次. 3.汽油机只有一个冲程对外做功其他三个 冲程要靠 曲轴的惯性 来完成． 压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化的?
巩固知识：
热传递和做功。 1．改变物体内能的方式：
用热传递的方法改变物体的内能，实质是：
内能转移的过程；
4、进行下列实验操作时，会发现 薄壁金属管内乙醚会沸腾，产生的 乙醚蒸气会把塞子冲开，这种现象 的解释是：来回拉绳子时，克服绳 摩擦 子和管壁的______做了功，使绳和 温度 金属管的内能增加，______升高。 热传递 金属管又和乙醚进行了______使乙 温度 醚的内能增加，______升高，直到 乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气， 蒸气膨胀把管塞冲开。
小孩从滑梯上滑下，小孩 的屁股会有怎样的感觉？
小孩的屁股感到发烫 这一现象说明：在克服摩擦做功时，物体的 内能增加。
机械能转化为内能
生活中还有哪些做功改变物体内能的现象？
做功可以改变物体的内能,使物体的温 度升高，内能增大．
做功与热传递在改变物体内能上是等效的。 注意： 热传递方式是内能的转移过程，能的形 式没有变； 做功方式是机械能向内能的转化过程， 能的形式已经发生改变。
９、汽油机的曲轴转速是1200r/min，则每秒钟 该汽油机完成 10 个工作循环，做功 10 次， 共完成 40 个冲程，活塞往复 ２0 次，若每次 做功为500J，则汽油机的功率为 5000 W。
（第二课时）
复习：
1．改变物体内能的方式： 热传递和做功。
用热传递的方法改变物体的内能，实质是： 内能转移的过程； 用做功的方法改变物体的内能，实质是： 内能与机械能相互转化的过程。 2．汽油机的工作过程： 吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 压缩冲程中能量转化是：机械能转化成内能。
=30﹪
化石燃料的燃烧和环境保护
12、随着人们物质生活水平逐步提高， 农村的厨灶发生了革命性的变化，煤球 炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家 庭．液化气与煤相比，热学方面突出的 液化气热值高 优点是___________；环保方面突出的优 对环保无污染 点是_ ________.
例：一辆汽车在平直的公路上行使时,受到的阻 力为8280N，当它匀速行使10km时，消耗汽油 6kg，求汽车的效率？（汽油的热值是４.６ ×107J/kg）
W有=fs=8280N×104m=8.28×107J
W有用 W总 100%
W总=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J =8.28×107J÷(2.76×108J)
----将内能转化为机械能
您观察到什么现象? 在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气 的 内 能减少,转化为盒盖的 动 能.（机械能)
２、下列现象中，不是用做功的方法来增 D 大物体内能的是（ ） A 、钻木取火
B 、用铁锤不断地敲打铁钉
C、 小孩从滑梯上滑下时，臀部有灼热感
D、 水蒸气冲开水瓶塞子
７、内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀 而做功，此时这些气体的温度和内能变化的情 A 况是 （ Ａ ）
A．内能减少，温度降低 B．内能增加，温度升高 C．内能减少，温度升高 D．内能增加，温度降低
８、如图是汽油机的 压缩 冲程。在此 冲程中，气缸中的气体体积 变小 ，压 强 变大 。（填“变大”、“变小” 或“不变”）
3、公式：
Q=mq
10、酒精的热值是3×107J/kg，若要获得 9×107J的热量，至少需要燃烧 3 kg的酒精。
11、28g完全燃烧的酒精可以放出多少热量？ 若这些热量全部被质量为0.5kg、温度为 20℃的水吸收，则水的温度升高到多少摄 氏度？（已知酒精的热值为3.0×107J／ kg ,c水= 4.2×103J／(kg· ,此时外界为一 ℃) 个标准大气压）。
三.燃料的热值
探究质量相同的物体燃烧时放出的热量
实验表明:相同质量的酒精与碎纸片燃烧后, 酒精比碎纸片放出的热量 多 . 更多的实验表明:质量相等的不同燃料,完全 燃烧所放出的热量一般是 不相同 (相同/ 不相同).
１、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出 的热量叫做这种燃料的热值，用符号“q”表 示，单位是：J/kg。
常用燃料的热值（单位：J/kg）
固体 干木柴 1Βιβλιοθήκη Baidu2X107
烟煤 焦碳 2.9X107 3.0X107
液体 酒精 3.0X107
柴油 4.3X107 石油 4.4X107 汽油 4.6X107 煤油 4.6X107
气体 煤气 4.2X107
天然气4.4X107 氢气 14.3X107
无烟煤 3.4X107 木炭 3.4X107
用做功的方法改变物体的内能，实质是：
内能与机械能相互转化的过程。
做功和热传递对改变物体内能是等效的。
巩固知识：
2．汽油机的工作过程：
吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
压缩冲程中能量转化是：
机械能转化成内能。
做功冲程中能量转化是：
内能转化成机械能。
除做功冲程外，其余三个冲程要靠曲轴 的惯性来完成。
５.冬天双手捧着热水袋会感到暖和，这是利 用 热传递 方式增加了手的内能；双手反复摩擦 也会感到暖和，这是利用 做功 的方式增加了 手的内能。 ６.改变物体内能的方式有做功和热传递两种， 在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使 做功 方式增加了燃料混 它的温度升高，是通过 合物的内能；为了不让汽油机在工作时温度升得 太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽 热传递 缸被水包围着，这样就可以通过 得方式 降低汽缸的温度（减少汽缸的内能）
8.4×105J
100 ℃
４、热机的效率:
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 例：柴油机是工农业生产中常用的热机，已知 某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全 8.6×107 燃烧2kg柴油能放热 ____J，这些热通 过柴油机得转化能对外做有用功 2.58×107 __J， （柴油的热值是4.3×107J/kg）