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第十四章 內能的利用
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【學習目標】 1、熱機工作原理，內燃機的常見種類， 熱值的物理意義、定義、單位 熱機效率的定義 能量的轉化和守恒 【學習重點】 內燃機的四個沖程（讀圖問答） 【學習難點】 熱效率的計算
學習過程
【基礎回顧】 1．熱機： （1）工作原理： 能轉化為 能。 （2）內燃機的四個沖程： 沖程—— 沖程—— 沖程—— 沖程。 （3）內燃機分為 機和 機兩大類。 2．燃料的熱值： （1）燃料燃燒的過程： 能轉化為 能。燃燒相同質量的不同燃料，放出的熱量是不同的。 （2）熱值： ①定義：某種燃料 燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。 ②熱值在數值上等于 某種燃料完全燃燒放出的熱量。熱值是燃料的一種 。 ③單位：J/kg。 （3）熱機的效率：熱機工作時，用來做有用功的那部分能量，與燃料 放出的能量之比，叫做熱機的效率。 （4）不同熱機效率比較：蒸汽機 內燃機，汽油機 柴油機（填“大于”.“小于”）。 3．能量轉化和守恒： （1）在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉化。 （2）能量守恒定律：能量既 憑空消滅，也 憑空產生，它只會從一種形式 為其他形式，或者從一個物體 到其它物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量 。這就是能量守恒定律。 （3）永動機能否實現 ？ 【習題鞏固】 一、填空題 1、圖為汽油機的 沖程，火花塞點火，將燃料的 能轉化為 能，而后推動活塞 向 移動，此時的進氣門 ，排氣門 。 2、柴油機與汽油機的區別 ①柴油機頂部有 ，吸氣沖程吸進的是 。 ②汽油機頂部是 ，吸氣沖程吸進的是 。 　　,第3題圖) 3．如圖所示，由中國自主研發的我國第一部“空氣動力發動機汽車”在第十四屆中國北京國際科技產業博覽會上展出．它是利用壓縮空氣膨脹推動活塞做功提供動力，這種車在開動時將空氣的______能轉化為______能，類似柴油機的活塞做功，排氣口排出的是冷空氣，為綠色環保產品． 4、熱值定義：某種燃料 燃燒放出的熱量與其質量的 ，叫做這種燃料的熱值． 它在數值上等于 的某種燃料 燃燒所放出的熱量 公式：q固＝___________ ．q 氣＝______ 5、中國南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的熱值比煤氣的熱值大得多，則完全燃燒相同質量的可燃冰和煤氣，燃燒 放出的熱量多，1 kg 的可燃冰，燃燒一半后，剩余可燃冰的熱值 (填“變大”“變小”或“不變”)． 二、選擇題 6．(泰安中考)如圖所示實驗，試管口木塞沖出過程( ) A．試管口出現的白霧是水蒸氣 B．試管口出現白霧說明水蒸氣內能增加 C．能量轉化情況與內燃機壓縮沖程相同 D．水蒸氣對木塞做功，水蒸氣的內能減少 7．(多選)(大連中考)在四沖程柴油機的做功沖程中，汽缸內氣體的( ) A．內能減小 B．質量增大 C．壓強減小 D．溫度降低 8．關于汽油機和柴油機的構造和工作過程，下列說法正確的是( ) A．汽油機有進氣門，而柴油機沒有 B．汽油機有火花塞，而柴油機在同一位置則是噴油嘴 C．汽油機一個工作循環有四個沖程，而柴油機則只需二個沖程 D．汽油機和柴油機的做功沖程都是將機械能轉化為內能 9、對于燃料的熱值，下列說法中，屬于正確理解的是 ( ) A．燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比 B.燃料沒燃燒時就沒有熱值 C.就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值， 跟燃料的質量及燃料燃燒放出的熱量無關 D.容易燃燒的燃料熱值一定大 10、為節約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是( ) A．盡量使燃料充分燃燒 B．盡量減少熱機部件間的摩擦 C．盡量減少廢氣帶走的熱量 D．盡量增加熱機的工作時間 11.如圖是某內燃機能量流向圖，該內燃機的熱機效率是( ) A．25% B．40% C．75% D．35% 12、（不定項）關于熱機效率，下列說法正確的是（ ）： A.熱機效率越高，即熱機做的有用功多 B.熱機效率越高，即熱機的功率越大 C.要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的澗滑 D.提高熱機效率，有利于環保減排 13．(北京中考)下列說法中正確的是( ) A．電飯鍋工作時，將內能轉化為電能 B．電風扇工作時，將機械能轉化為電能 C．干電池給燈泡供電時，將電能轉化為化學能 D．在陽光照射時，太陽能電池將太陽能轉化為電能 三、計算題 14、如果一輛汽車行駛時消耗汽油 10 L，那么這些汽油完全燃燒能放出多少熱量？(汽油的密度為 0.7×103 kg/m3，汽油的熱值為4.5×107 J/kg) 15、假如完全燃燒 0.2m3 天然氣放出的熱量全部被 100kg 初溫為 25℃的水吸收，可以使水的溫度升高到多少℃[已知 q 天然氣＝4.2×107J/m3]。 16、在一個標準大氣壓下，用爐子將 10kg 的水從 20℃加熱至沸騰，燃燒了 0.5kg 的焦炭， 已知焦炭的熱值為 3.0×107J/kg。求： （1）水吸收的熱量； （2）0.5kg 焦炭完全燃燒釋放的熱量； （3）爐子燒水的效率。 【當堂檢測】 一．選擇題 1．木炭的熱值為 3.4×107J/kg，它表示 1kg 木炭（ ） A.具有 3.4×107J 的熱量 B、具有 3.4×107J 的內能 C、完全燃燒對外做功 3.4×107J D、完全燃燒放出熱量 3.4×107J 2．2016 年 8 月，我國發射了全球首顆量子衛星。為紀念墨子，這個全球首顆量子衛星被命名為“墨子號”。發射衛星的火箭常使用液態氫作為燃料，主要是因為液態氫具有（ ） A．較小的密度 B．較大的比熱容 C．較高的熱值 D．較低的沸點 3．下列關于熱值的說法正確的是（ ） A、2kg 煤的熱值大于 1kg 煤的熱值 B、燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多 C、熱量燃燒不完全時熱值變小 D．燃料的熱值是燃料本身的特性，與其他因素無關 4．小明用煤氣灶燒水時，進行了如下思考，正確的是（ ） A、煤氣燃燒越充分，其熱值越大 B、加熱過程中水的比熱容變大 壺內水溫度升高的過程中內能增大 水沸騰過程中吸收熱量，溫度不斷升高 5．關于熱機的效率，下列說法正確的是（ ） A、一般情況下柴油機的效率比汽油機的高 B、熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的能量越多 C、熱機的效率越高說明做功越快 D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的 6．為了節約能源，需要提高熱機的效率，下列措施不能提高熱機效率的是（ ） A、讓燃料與空氣混合充分，使燃料燃燒得比較完全 B、在設計與制造熱機時要不斷改進與創新，以減少能量的損失 C、盡量減少熱機內部各部件間的摩擦 D、盡量增加熱機的工作時間 7．（不定項）學習了內能及能量的轉化和守恒后，同學們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認為其中不正確的是( ) A．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變 B．熱傳遞改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化 C．各種形式的能在一定條件下都可以相互轉化 D．做功改變物體的內能的實質是內能與機械能的相互轉化 8．(岳陽中考)根據能量守恒定律，以下情形可能發生的是( ) A．出膛的子彈射穿木板，以更快的速度繼續前進 B．電水壺里的水沸騰了，給該電水壺斷電，水的沸騰卻永遠不會停止 C．兩個斜面相對接，小球從左斜面滾下后，繼續沖上右斜面 D．孤島上被人們遺忘的一只機械表，默默地走了幾十年 二．計算題 9、某物理興趣小組的同學，用煤爐給 10 kg 的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線．若在 6 min 內完全燃燒了 2 kg 的煤，煤的熱值約為 3×107 J/kg. 求： （1）煤完全燃燒產生的熱量 （2）經過 6 min 加熱，水所吸收的熱量 （3）煤爐燒水時的熱效率． 【提優升華】 一輛大鼻子校車在水平路面上行駛，車和人總質量為 8000kg，輪胎與地面的總接觸面積為 0.32m2。 (1)求校車對路面的壓強。 (2)校車以 36km/h 的速度勻速行駛時，柴油發動機的輸出功率為 50kW。求此過程中校車受到的阻力。 (3)如果校車行駛過程中，司機控制油門，使發動機的輸出功率為 25kW，并保持此功率不變繼續行駛 10min。這段時間內柴油燃燒釋放能量的 30%轉化為有用機械能，在數值上等 于發動機牽引力做的功。求這段時間內發動機柴油燃燒釋放的能量。

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