1、第14讲内能的利用,知识梳理,自主测试,一,二,一、热机1.能量转化内能转化为机械能。2.内燃机,知识梳理,自主测试,一,二,知识梳理,自主测试,一,二,二、热机的效率1.燃料的热值(1)意义:表示燃料燃烧时放热本领的物理量。(2)概念:某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比。2.热机效率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。3.能量的转化与守恒(1)普遍性:在一定条件下,各种形式的能是可以相互转化的。(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。,知识梳理,自
2、主测试,1,2,3,4,5,6,1.以下机械属于热机的是()A.杠杆B.斜面C.洗衣机D.汽油机答案:D解析:杠杆和斜面属于简单机械;洗衣机是利用电能来工作的机器;汽油机属于热机,故选D。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,2.汽车是我们生活中常用的交通工具,汽油机是汽车的动力设备。如图所示是四冲程汽油机工作的其中一个冲程示意图,则此冲程是()A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程答案:C解析:由题图可知,在该冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,火花塞产生电火花,所以属于做功冲程。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,3.关于燃料的热值下列说法正确的是()A
3、.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B.容易燃烧的燃料的热值一定大C.煤的热值比干木柴的大,煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多D.0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的热值一样大答案:D解析:燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的燃烧情况、是否容易燃烧、燃料的质量无关,故选项A、B错误,选项D正确;燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系,因此热值大的燃料不一定放出热量多,故选项C错误。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,4.关于能量及能量之间的转化,下列说法正确的是()A.火山具有内能,冰山不具有内能B.火箭在加速上升时,机械能保持不变C.拦河大坝使水位升高,增加了水
4、的重力势能D.坠落的陨石在空中划过一道亮光时,内能转化为机械能答案:C,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,解析:内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和,任何物体在任何情况下都具有内能,故选项A错误;火箭在加速上升时,速度增大,高度增加,所以火箭的动能和重力势能都增大,而机械能为动能和势能之和,所以火箭的机械能增大,故选项B错误;物体的重力势能与物体的质量和物体所处的高度有关,在质量一定时,高度越高则物体具有的重力势能就越大,拦河大坝使水的高度增加,水的重力势能就增加,故选项C正确;陨石在下落时,要克服空气的摩擦力做功,机械能转化为陨石的内能,使陨石的内能增加,温度升高,故选
5、项D错误。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,5.内燃机是将内能转化为的机器。四冲程汽油机工作时,将机械能转化为内能的冲程是冲程。答案:机械能压缩解析:内燃机是将内能转化为机械能的机器;四冲程汽油机工作时,在压缩冲程中,活塞对吸入的汽油和空气的混合物做功,使混合物的温度升高内能增大,将机械能转化为内能。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,6.莲莲家的汽车尾部上标有“2.0 T”的字样,其中“T”就是“涡轮增压”,是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转,来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转,从而增加进气量并增大进气气压,使汽油燃烧更充分,燃气压强更大。同时也减少了废气
6、中的有害物质,达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达0.2 kg/(kWh)。已知汽油的热值为4.6107 J/kg。温馨提示:最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量;0.2 kg/(kWh)表示获得1 kWh能量消耗0.2 kg汽油则:(1)0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少?(2)该汽车发动机的效率最高可达多少?(结果保留整数),知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,6,答案:(1)9.2106 J(2)39%解析:(1)0.2 kg的汽油完全燃烧时放出的热量为Q=mq=0.2 kg4.6107 J/kg=9.2106 J。(2)完全燃烧0.2
7、kg的汽油发动机获得的最大有用功的能量为W有=1 kWh=3.6106 J所以汽车发动机的最大效率为,1,2,1.正确理解热值的概念燃料的热值表示1 kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量。理解热值的概念,要抓住其中三个关键词:“1 kg”“某种燃料”“完全燃烧”。“某种燃料”表明热值是燃料的一种特性,大小只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧的程度、放热的多少均无关。“完全燃烧”就是燃料完全燃尽,即全部参与化学反应后,生成不能再燃烧的物质。,1,2,【例1】 关于燃料的热值,以下说法正确的是()A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃
8、料的热值C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小解析:燃料的热值是燃料本身的一种性质,与燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关,只与燃料的种类有关,故选项A正确,选项C、D错误;热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量,故选项B错误。答案:A,1,2,已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,下列说法正确的是()A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多B.完全燃烧一定质量的甲种燃料,刚好烧开一壶水,那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水C.燃烧相同质量的两种燃料,甲种放出的热量多D.只要通风条件好,供氧充足,乙的热值可能大于甲的热值答案:B,1,
9、2,解析:选项A的说法暴露出对热值和热量两个概念理解均不正确,热值是1 kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,热量只存在于热传递的过程中,不能说含有热量;由于甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,所以完全燃烧一定质量的甲种燃料放出的热量比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出的热量要多,所以选项B对;甲的热值虽然大,但如果燃烧不充分,它放出的热量也未必多,所以选项C不对;热值与燃料的种类有关,跟通风条件和供氧情况无关,所以选项D不对。,1,2,2.关于热值和热量综合计算问题对于热值和热量的综合计算问题,主要有两种情况:(1)燃料燃烧时放出的热量只有一部分被有效利用,在不计热量损失时,燃料完全燃烧放出的热量与物
10、体吸收的热量相等;(2)以内燃机为载体的力、热综合计算。,1,2,【例2】 全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长,导致全球能源危机加剧。因此,开发和利用新能源,成为全世界最为关注的问题之一。张浩家的太阳能热水器内装有100 kg、25 的水,经过一天的照射后,温度升高了50 ,则水升温吸收的热量为J,至少可以节约煤的质量为kg。假设用煤烧水时有效利用的热量占煤炭完全燃烧放出热量的10%,且已知水的比热容为4.2103 J/(kg),煤炭的热值是3.0107 J/kg,1,2,解析:c=4.2103 J/(kg),m=100 kg,t=50 水吸收的热量为Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)10
11、0 kg50 =2.1107 J而用煤烧水时有效利用的热量占煤炭完全燃烧放出热量的10%,答案:2.11077,1,2,1,2,1,2,某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10 kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤,水的比热容为4.2103 J/(kg),煤的热值约为3107 J/kg。求:(1)2 kg的煤完全燃烧产生的热量。(2)经过6 min时间加热,水所吸收的热量。(3)煤炉烧水时的热效率。答案:(1)6107 J(2)2.52106 J(3)4.2%,1,2,解析:(1)已知煤的质量和热值,利用公式Q放=mq可求得煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=2 kg3107 J/kg=6107 J;(2)由题图知,经过6 min时间加热,水升高的温度值t=80 -20 =60 ,利用吸热公式求水吸收的热量,Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)10 kg60 =2.52106 J;(3)煤炉烧水时的热效率,
