第14章 内能的利用_带答案

学科教师辅导讲义 讲义编号： 组长签字： 签字日期： 学员编号： 年 级： 课时数：3学员姓名： 辅导科目： 物理 学科教师：课 题内能的利用授课日期及时段2019年 月 日 教学目标理解热值含义；清楚热机的四个冲程原理并能认知图像；理解热机的效率；记忆能量守恒定律；对能源的分类有一定认识重点、难点利用热值进行计算；热机效率的计算教学内容内能的利用 一、本周错题讲解 二、知识点梳理复习（一）、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。 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。2. 热机：利用内能做功的机械。内能转化为机械能（蒸气机内燃机喷气式发动机）3. 内燃机定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。它主要有汽油机和柴油机。4. 内燃机工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。5. 汽油机与柴油机的比较汽油机柴油机不同点顶部有一个火花塞顶部有一个喷油嘴吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气点燃方式点燃式压燃式效率低高应用小型汽车摩托车相同点冲程：活塞在往复运动中从气缸的一端运动到另一端，一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历4个冲程，做功1次。(二)、热机的效率1. 热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：J/kg，酒精的热值是3.0107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0107J。关于热值的理解：注重“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg：如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽。热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。2. 热值公式：Q=mq或Q=Vq(其中m为燃料的质量，V为燃料的体积，q为燃料的热值)。火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输3. 热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。公式：=W有用/Q总=W有用/qm热机效率低的原因： 燃料并未完全燃烧； 热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能； 由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量； 曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。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。（三）、能量的转化和守恒1、能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。 摩擦生热：机械能转化为内能； 水电站水轮机带动发电机发电：机械能转化为电能； 电动机带动水泵将水送到高处：电能转化为机械能； 植物进行光合作用：光能转化为化学能； 燃烧时发热：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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。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3. “第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。【知识填空】热值定义燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的_，叫做这种燃料的热值。单位_，符号是_公式q理解酒精的热值是3.0107 J/kg，表示_(2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的_有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系【提示】对于气体燃料来说，热值qQ/V，热值单位为“J/m3”热机定义把_能转化为_能的机器原理种类蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等内燃机定义燃料在气缸内燃烧产生动力的热机分类汽油机和柴油机工作过程每个工作循环分为四个冲程：_冲程、_冲程、_冲程和_冲程一个工作循环中只有_冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的_来完成压缩冲程中_转化为_，在做功冲程中，_转化为_热机效率定义热机用来做_的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比公式_能量流向提高热机效率途径让燃料尽可能充分燃烧，如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；利用废气的能量；机件间保持良好的润滑、减小摩擦 能量的转化与守恒能量的转化和守恒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_为其他形式，或者从一个物体_到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_说明能量的转化和转移都是具有方向性的能的转化是通过物体做功来实现的能的转化过程中，能量的形式发生了改变能的转移过程中能量的形式没有发生变化【提示】能量守恒定律不同于机械能守恒定律所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的能源的分类分类标准类型定义实例是否要加工一次能源可以_从自然界获取的能源风能、太阳能、核能、化石能源等二次能源无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源电能、汽油、酒精灯可否再生可再生能源可以从自然界源源_地得到的能源水能、风能、太阳能、生物质能等不可再生能源在短期内不可能从自然界_的能源核能、化石能源等核能定义原子核_或_时释放的能量叫核能获得方式及应用太阳能来源氢原子核在超高温下发生_，释放出巨大的核能优点取之不尽、用之不竭，环保无污染利用间接利用：化石燃料直接利用：【提示】核电站的核心设备是核反应堆：控制链式反应的速度，使核能平缓地释放出来，便于利用三、经典例题命题点1热值的相关计算(2014河北)双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点倍受人们青睐(已知汽油的热值为3.2107 J/L、天然气的热值为7.2107 J/m3)(1)内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化为_的机器(2)完全燃烧9 L汽油放出的热量与完全燃烧_m3的天然气放出的热量相等【点拨】(1)内燃机是利用内能做功的机器，其在工作时有四个冲程，即吸气、压缩、做功、排气四个冲程其中压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能； (2)知道汽油体积和热值，利用燃料完全燃烧放热公式求放出的热量，再根据燃料完全燃烧放热公式求需要完全燃烧的天然气的体积命题点2能量的转化与能源(2015河北)如图是核电站工作情况的方框图，请在空白方框内填写装置的种类并回答下列问题(1)核能是_(填“可再生”或“不可再生”)能源(2)在汽轮机中，将蒸汽的内能转化为轮片的_能(1)能源分可再生能源和不可再生能源，可再生能源：泛指多种取之不竭的能源，严格来说，是人类历史时期内都不会耗尽的能源不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源；(2)核电站发电过程：核能先转化为水的内能，水受热以后温度升高会产生大量的水蒸气，水蒸气会推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，蒸汽轮机又带动发电机转动，最后发电机将机械能转化为电能四、课堂作业1(2015张家口二模)太阳是人类能源的宝库太阳能电池板将太阳能转化为电能，并能给蓄电池充电，将电能转化为_能储存起来；太阳能集热器给水箱中的水加热，如果水箱中有100 kg水，经过一段时间照射后，温度由25 升高到50 ，水吸收的热量是_J；如果改用燃烧煤提供热量，且煤完全燃烧放出热量的50%被水吸收，则需燃煤_kgc水4.2103 J/(kg)，q煤3.0107 J/kg2(2015德阳)体积为0.28 m3、热值为3.6107 J/m3的煤气完全燃烧放出的热量为_J；若这些热量的50%被温度为20 、质量为30 kg的水吸收，则水的末温是_.水的比热容是4.2103 J/(kg)3(2015苏州)某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率他们用酒精灯给100 g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60 、消耗了4.2 g酒精已知：水的比热容为4.2103 J/(kg)，酒精的热值为3107 J/kg.求：(1)此过程中水吸收的热量；(2)4.2 g酒精完全燃烧放出的热量；(3)酒精灯烧水时的热效率4(2015成都)关于能源、能量，下列说法不正确的是( )A能源是人类物质生活、社会经济发展的基础B太阳能、风能、地热能等是目前正在努力研究、开发的新能源C根据能量守恒定律，能量不会消灭，但可以创造D电风扇工作时，主要将电能转化为机械能5近年，在国家新农村建设政策的支持下，农村道路两旁安装有太阳能路灯，这样改善了农村的村容村貌，如图所示，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为_能太阳能属于_(填“可再生”或“不可再生”)能源6(2015菏泽)世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是_图中_是汽油机的工作原理图五、课后作业一、选择题1(2015扬州)下列图形中，属于内能转化为机械能的是( )A滑下滑梯 B弯折铁丝C做功冲程 D压缩点火2(2015资阳)如图所示，下列有关能源及能的转