1、第十四章 内能的利用第 1 节 热机1、内能的利用方式： 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。 （热传递方式改变内能） 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能（做功方式改变内能）2、热机是利用内能做功的机械3、内燃机分为汽油机和柴油机两大类（原理：燃料燃烧的化学能转化为内能再转化为机械能）4、活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程5、多数汽油机是由 吸气 、 压缩 、 做功 、 排气 四个冲程的不断循环来保证连续工作，一个工作循环有 4 个冲程，曲轴和飞轮转动 2 周，活塞往复 2 次，对外做功 1 次。 （4、2、1）6、吸气冲程：进气
2、阀门打开，排气阀门关闭，活塞向下运动，压缩冲程：进气阀门，排气阀门都关闭。活塞向上运动。机械能转化为内能做功冲程：进气阀门，排气阀门都关闭。火花塞点火。活塞向下运动。内能转化为机械能。(只有做功冲程对外做功) 排气冲程：进气阀门关闭，排气阀门打开。活塞向上运动。排除废气7、汽油机和柴油机的区别：汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴；汽油机吸气冲程吸入的是汽油与空气的混合物，柴油机吸气冲程只吸入空气；汽油机点火方式为点燃式，柴油机点火方式压燃式；汽油机的效率低，柴油机效率高；汽油机机体较轻，柴油机机体较重。第 2 节 热机的效率1、热值：概念：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之
3、比，叫做这种燃料的热值。大小：热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成。在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克,符号是 J/kg。公式：q=Q 放 /m（或 q=Q 放 /V 一般用于气体燃料） (其中 m 为燃料的质量，V 为燃料的体积，q为燃料的热值)公式变形：Q 放 =m q（或 Q 放 = Vq） m= Q 放 /q热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关煤气的热值约为 3.9107J/m3，物理意义为：体积为 1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9107
4、J。焦炭的热值 3.0107J/kg，物理意义为：质量为 1 kg 的煤气完全燃烧放出的热量为3.0107J。2、用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，公式：=w有 /Q 放 100%= FS/Q 放 100%(热机)或= Q 吸 /Q 放 100%= cm t/Q 放 100%（炉子效率或燃料利用率）3、提高热机效率的途径： 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。第 3 节 能量的转化和守恒1、摩擦生热，机械能转化为内能；发电机发电，
5、机械能转化为电能；电动机转动，电能转化为机械能；光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧，化学能转化为内能2、能量守恒定律：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。3、能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律4、永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律练习题：5内燃机的每一个工作循环分为四个阶段： 、 、 、和排气冲程。一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是 1200r/m
6、in，则汽油机每秒内完成 个冲程，做功 次6、下列说法中正确的是 （ ）A.燃料的热值越大，其燃烧时放出的热量就越多B.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越少C.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越多D.燃料燃烧得越充分，其热值越大7现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有 （ ）A较大的比热容 B较低的沸点 C较大的热值 D较高的凝固点4关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法： 在做功冲程中，是机械能转化为内能在做功冲程中，是内能转化为机械能只有做功冲程是燃气对外做功汽油机和柴油机的点火方式相同以上说法中正确的是 （ ）A B C D8为了提高热机效率，可采取的
7、措施是 （ ）A采用热值高的燃料 B降低热机功率C保证良好的润滑，减小摩擦 D以上措施都可以 1甲、乙两物体的质量相同、比热容相同，如果吸收相同的热量，那么（ ） A甲的温度高 B乙的温度高 C甲、乙温度相同 D无法确定9甲、乙两个物体的质量之比为 21，比热容之比为 12，它们吸收了相同的热量，则升高的温度之比为（ ） A41 B11 C12 D1410把质量为 200 g、温度为 20的铁块放入 500 g 20的水中，这时（ ） A铁块吸热，水放热 B铁块放热，水吸热C铁块和水不发生热传递 D以上说法都不对11初温相同，质量相同的铜、铁、铝砝码，浸没在三杯相同沸水中，这时沸水停止沸腾，然
8、后再将这三杯水全部加热到沸腾，则这三个砝码从沸水中得到热量最多的是（ ） A铜砝码 B铁砝码 C铝砝码 D一样多12质量相等的铜、铁、铝三球，初温都相同，将它们同时浸没在 100的沸水中充分加热，从沸水中吸收热量最多的是_球，若将三个球从沸水中取出，放出相同热量时，温度降得最低的是_球。 （C 铝 C 铁C 铜） 13单缸四冲程内燃机的一个工作循环由 、 、 、四个冲程组成；一个工作循环中，活塞要来回 次，曲轴要转动 周；四个冲程中，只有 冲程燃气对外做功，完成 能转化为 能的过程，压缩冲程是 能转化为 能的过程。14酒精的热值是 3.0107J/Kg，酒精炉中装有 100g 酒精，若燃烧掉一
9、半，放出的热量是 J，则剩余部分的酒精的热值是 .15 如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是 （ ）A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程16如果甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说 （ ）A甲热机的功率比乙热机的大. B在单位时间内甲消耗的燃料比乙热机的少.C甲热机的转速比乙热机的大.D甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大.17开启啤酒瓶盖瞬间伴有“嘭”的一声，瓶口有一股“白烟” ，下列说法中正确的（ ）A瓶的内外温度相等，啤酒内能不变 B瓶内的气体对外做功，啤酒内能增加C瓶口的“白烟”是瓶内 CO2液化形成的 D瓶口的“白烟”是瓶口水蒸气液化形成的18在
10、试管中装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气把软木塞冲开。在冲开软木塞的过程中 （ ）A水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能增加 B水蒸气膨胀做功，消耗了水蒸气的内能C水蒸气膨胀做功，但水蒸气的内能不变 D水蒸气膨胀做功，水蒸气的温度不变19用气筒给自行车车胎打气，过一会儿，筒壁也变热了，这是什么原因？如果在夏天时气打得太足，轮胎在阳光下往往会爆破，这又是什么原因？20、关于热机，下列说法是正确的：A、汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞。 B、柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸。 C、汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开。 D、汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能。21
11、、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，热值的大小与下列 有关。A 燃料的种类 B 燃料的形态 C 质量 D 体积22、太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使500Kg的水温度升高30，那么这些水吸收的热量为 J，这些热量相当于完全燃烧 m 3的天然气放出的热量。(天然气的热值取7107J/m3，水的比热容p 水 =4.2103J/(kg)23、氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点氢气的热值为14310 7Jkg，完全燃烧05 kg的氢气可放出 J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (大于等于小于)14310 7Jkg24、我国每年消耗数千万桶原油用于制造塑料袋。已知原油的热
12、值为4.4107 Jkg，完全燃烧l kg原油，能释放出_J的热量，这些热量若只有4 2被水吸收，则可以使常温下_kg的水温度上升2 0水的比热容为4.210 3 J(kg)。25、一台太阳能热水器装满水后，水的质量是30kg。使这些水的温度从20升高到70“C需要吸收 J的热量。若这些热量由燃烧天然气来提供，则至少应完全燃烧 m3的天然气。（C水=4.2103J(kg)天燃气的热值为8l107Jm3）26、王小聪同学的家住于新农村建设示范村里，他父亲年前拉回了一套液化石油气灶具。液化石油气热值为35 107Jkg，燃烧放出的热量只有60被水吸收。将质量为5kg，初温为20的水加热到100，水
13、吸热 J，需燃烧液化石油气 g27在质量为 500 g 的铝壶里装了 2kg 水，把这壶水从 15加热到 100，铝壶和水共吸收了多少热量？铝的比热容为 0.88 J（kg）28、小星用燃气灶将质量为2，温度为25的水加热到100，则水需要吸收多少热量？该燃气灶的热效率是25，则加热这些水需要燃气多少千克？【水的比热容是4.210 3J/(),燃气的热值是4.510 7J/】29、太阳能热水器内盛有40kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了25 ，求:(1)水吸收的热量；(2)这些热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭放出的热量。【q 焦炭 =3 107Jkg，c 水 =4.2 103J/(kg)】
14、30、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量；水吸收的热量【c 水 =4.2103J(kg)】（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40，求至少需要燃烧多少煤气（煤气的热值为q=4.210 7Jkg）22上海世博会的主题是“城市，让生活更美好” 。为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活。下表提供的是一装满水的太阳能热水器在太阳照射下的相关信息：太阳照射时间/h 太阳能转换为水的内能的效率 热水器最大水容量/L10 50% 100水升高的温度/ 水的比热容/J(kg ) 1 水的密度/(kgm 3 )60 4.2103 1.0103注：1 L10 3 m3请根据上表信 息，通过计算回答问题。(1)热水器中水的质量为_kg；(2)热水器中的水需吸收的热量为_J；(3)热水器平均 1 h 所接收的太阳能约为_J。新
