第十四章-内能的利用的学案
9页1、热机热机学案学案 一复习引入一复习引入 、热机、热机 1、定义:把内能转化为机械能的机器。 深化升华: 热机的基本原理是燃料的化学能通过燃烧转化为内能, 又通过做功把内能转 化为机械能。 热机的种类很多, 这些热机在人类社会的工业化进程中起到了举足轻重的作用, 而且在现代社会中还发挥着巨大作用。 2、种类:热机常见有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 3、内燃机 (1)分为汽油机和柴油机两大类。 (2)内燃机一个工作循环由四个冲程组成:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲 程。其中,每完成一个工作循环,活塞往复两次,飞轮转动两周,只有做功冲程实现内能向 机械能的转化。 要点提示:在四个冲程中,压缩冲程和做功冲程中发生了能量转化,压缩冲程中活塞运 动的机械能转化为汽油和空气混合物的内能。 做功冲程中, 燃料燃烧把燃料的化学能转化为 燃气的内能,然后通过做功把燃气的内能转化为活塞的机械能。 、燃料的热值、燃料的热值 1、定义:1 千克的某种燃料完全燃烧而放出的热量。 2、物理意义:表示燃料燃烧时放热本领的物理量,燃烧相同质量的不同燃料,放出的 热量是不同的,就是说,不同燃料在燃烧时放热
2、的本领不同,物理学中用热值来表示燃料的 这种特性。 3、单位:热值的单位是:焦/千克,读做焦每千克,用符号 J/kg。如酒精的热值为: 3.0107J/kg,表示 1 kg 酒精完全燃烧放出的热量是 3.0107J。 4、实质:燃料燃烧过程中,燃料储藏的化学能转化为内能。 深化升华:内能的主要来源是燃料,燃料燃烧时化学能转化为内能释放出来,不同燃料 在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小不同, 这就是燃料的一种性质, 用燃料的热值来 表示。同种燃料的热值相同,与燃料的质量大小、形状及放出热量的大小都没有关系。 5、热值是描述燃料性质的物理量,它反映的是 1 kg 的某种燃料完全燃烧放出的热量。 热值的单位为 J/kg。 难点剖析:对于热值的理解应抓住三个关键词语:1kg、某种燃料、完全燃烧。 (1)“1 kg”是指热值针对 1 kg 的燃料而言,如果不是 1 kg 的燃料,完全燃烧放出 的热量值与热值不同。 (2)“某种燃料”是指热值与燃料的种类有关,确定了燃料才能确定热值,不同燃料 的热值一般不同。 由此可见热值反映了燃料的燃烧特性, 热值大的 1kg 燃料完全燃烧放出的 热量多。
3、(3)“完全燃烧”是由指燃料在燃烧时必须烧完、烧尽,只有 1 kg 的燃料完全燃烧时 放出的热值才是这种燃料的热值, 通常情况下燃料往往不能完全燃烧, 致使燃料燃烧放出的 热量比用热值算出的结果小。 、热机的效率、热机的效率 1、定义:热机工作时,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。 2、提高热机效率的途径:尽量减小各种热量损失;保持良好的润滑,尽量减小摩擦; 尽可能使燃料充分燃烧等等。 3、热机造成的环境污染包括:燃料燃烧过程中会产生有害气体,燃料的不完全燃烧还 会产生大量的粉尘、飞灰,这些都会污染大气,危害人体健康,影响植物正常生长,要减小 污染可改进燃烧设备,采取集中供热,提高燃烧效率,减少有害气体的排放量,采用污染小 的气体燃料,加装消烟除尘装置等。 要点提示:在利用燃料燃烧产生内能时,主要存在两大问题:一是提高效率,尽可能增 加可利用的能量,减少浪费,节约能源,是缓解能源危急的重要途径;二是减少有害气体的 排放,减少污染,保护人类及所有生命的生存环境。 、能量守恒定律、能量守恒定律 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
4、, 或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。 难点剖析:定律的内容分为两部分:第一部分指出能是可以“转移”或“转化”的, “转 移”指同一种形式的能可以从一个物体转移到另一个物体上; “转化”指能从一种形式转化 为另一种形式;第二部分是能的“守恒”,明确指出在能的转移或转化过程中,能既不会创 生、也不会消灭,能的总量保持不变。 在各种能量发生转化和转移的事例中,能量都是守恒的,例如: (1)在热机中,利用内能做功的过程就是内能转化为其他形式能量的过程,消耗多少 内能,就会产生多少其他形式的能量,能的总量是守恒的; (2)在摩擦生热现象中,机械能转化为内能,消耗多少机械能,就产生多少内能,能 的总量是守恒的; (3)在燃料燃烧的过程中,化学能转化为内能,消耗多少燃料中蕴含的化学能,就会 产生多少内能,能的总量是守恒的; (4)在热传递过程中,是内能由高温物体转移到低温物体的过程,例如,一杯热水与 一杯冷水混合,热水减少多少内能,冷水就增加多少内能,能的总量是守恒的; (5)电动机工作时,电能转化为机械能和内能(因为电动机转动的同时还要发热), 消耗多少
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