第五讲 内能的利用、热机(教).doc

第五讲 内能的利用、热机一、内能的获得——燃料的燃烧：化学能转化为内能二、热值1、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值2、单位：J/kg3、关于热值的理解：①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”1kg是针对燃料的质量而言，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，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它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4、公式：Q＝mq（q为热值） 实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题 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煤气的热值是3.9107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9107J5、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6、炉子的效率：①　定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

②　公式：η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′三、内能的利用 1、内能的利用方式：⑴ 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程⑵ 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：定义：利用燃料的燃烧来做功的装置 能的转化：内能转化为机械能 蒸气机——内燃机——喷气式发动机3、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机它主要有汽油机和柴油机4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：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、 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：η=W有用/ Q总= W有用/qm 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6、汽油机和柴油机的比较：汽油机柴油机不同点构造：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、摩托车载重汽车、大型拖拉机相同点冲程：活塞在往复运动中从汽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，经历四个冲程，做功1次四、能量守恒定律1、自然界存在着多种形式的能量尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等2、在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移）在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球在这种转移的过程中能量形式没有变3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能4、能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，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，能量的总量保持不变 能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

三)、水能和风能的利用机械能的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电1、 知识结构：2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能练习：☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？答：水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能练 习二一、单选题1．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，在图中属于热传递改变物体内能的是 2．如图表示，将两块干净光滑的铅块压紧后，会使得他们结合在一起，并能吊起重物，该实验说明A．分子不停地运动 B．分子间有引力没有斥力C．分子间有引力 D． 以上说法都不对3．图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为 A． η=［（E1 ＋E2＋E3＋E4）／E］100％B． η=（E2／E）100％C． η=［（E1 ＋E3＋E4）／E］100％D． η=（E1／E）100％4．下列物理量与分子运动快慢有关的是A．热量 B．比热容 C．温度 D．密度二、填空题5．各种形式的能之间在一定的条件下可以相互转化，请按表中示例完成表格中的空白部分．6“花香袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，这是南宋诗人陆游的诗句． 对前一句，从物理学角度可以理解为“花朵分泌的香油分子______加快”，说明当时的周边气温突然______．三、实验与探究7． 有四个课外活动小组，在研究“物质温度升高与吸收热量的关系”的实验中，记录了如下表所示的数据．（1）比较1、2或3、4两组实验数据，可得出实验结论：________________________________________________________________________________；比较______________两组实验数据，可得出实验结论：相同质量的不同物质，吸收相同的热量，温度的升高是不同的．（2）本实验的关键是确保各小组吸收的热量相同为此，你认为是采用图中的酒精灯加热较好，还是采用电加热器（俗称“热得快”）好？说明你的理由：__________________________________________________________________________________________________．O200204060801008040120t/mint/℃160AB（3）写出造成本实验误差的一个主要原因：________________________________________________________________________________________________．8．在两个相同的烧杯中倒满水，加热到相同的温度后分别用厚度相同的A、B两种保温材料包好，定时测量烧杯中水的温度。

实验过程中室温保持不变根据实验测得的数据作出的水温随时间变化的图象如图所示根据图象解答下列问题1） A、B两种保温材料相比较， 的保温性能较好实验过程中室温大约是 ℃2）水温随时间变化的特点是 3）水的散热快慢跟 和 有关4） 用保温材料B包裹的烧杯中的水在前50 min内散失的热量与用保温材料A包裹的烧杯中的水在前 min内散失的热量相等四、计算题1、燃烧1m3的煤气大约放出3.9107J的热量，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3,有一户人家一个月内烧煤气消耗1.17109J的热量，这个月应交煤气费多少元？2、买火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖一根火柴的质量约0.065g，火柴的热值平均为1.2107J/kg,求一根火柴完全燃烧能使1m3空气温度升高多少摄氏度[空气密度1.3kg/m3 、比热容1.0103J（kg℃）]3、有一功率为40KW，热机效率为25%的汽车正在一平直的公路上行驶，此时油箱中仅剩下5kg的汽油,如果不考虑热机其他的能量损失，汽车以15m/s的速度向前行驶，问还可前进多少km (汽油的热值为4.6107J/kg)4． 我国是垃圾生产大国，垃圾的掩埋处理将占用大量土地，并污染土壤和水源，为各种菌毒、蚊蝇提供了理想的栖息和繁衍场所．据统计，2003年某市城区生活垃圾达 1.4 105t．经测算1t生活垃圾中，有一半为有机可燃物，每焚烧1kg这种有机可燃物放出的热量与完全燃烧1kg干木柴相当．已知干木柴的热值 q = 1.2 103J／kg，水的比热容 c＝4.2 103 J／（kg℃），那么（1）若将2003年该市城区生活垃圾全部焚烧，可产生多少热量？（2）这些热量若全部被水吸收，可将多少20℃的水烧开？54．人的体温是由“下丘脑”中特殊神经细胞组织控制的，它对人体体温的变化很敏感，当下丘脑温度高于37℃时，人体散热机制（如血管舒张，出汗等）就会活跃起来。

已知37℃时蒸发8g汗水所需能量为4300J现有一中年人漫步行走时，每秒钟体内产生的热量为35J，而此时人体通过传导、辐射等方式（不包括出汗）产生的散热功率只有33W，因此还要通过出汗的方式才能保持37℃的体温不变那么此人慢步行走1h出汗约多少？6．太阳能是一种安全、清洁、方便的环保能源，每年6－11月某地区 lm2的面积在1h内平均接受的热量为 4 105J． 该地区生产的自动跟踪太阳能热水器，它接受太阳能的真空镀膜管总有效面积为 15 m2．（1）每天接收太阳能的时间以 10 h计算，则热水器每天可以接受多少太阳能？（2）假设热水器能把接受到的太阳能的63％转化为水的内能，它每天可以把质量为150kg、初温为2O℃的水加热到多少摄氏度？[已知水的比热容为 4.2103J／（kg℃）]（3）若用一台铭牌见下表的电热水器，在额定电压下将相同质量的水加热到同样的温度，需要多少时间（假设无能量损失）？7．图2-12是一种太阳能汽车太阳光照射到这辆车电池板上的辐射总功率为8103 W，在晴朗的天气，电池板对着太阳时产生的电压为160V，并对车上的电动机提供10A的电流问： (1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大? (2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少? (3)你认为太阳能汽车与我们现在使用的汽车相比，有什么优点?能源与可持续发展一、 知识回顾：1、 凡是能为人类提供__________的物质资源叫能源,是经过千百万年前埋在地下_____________经过漫长的地质年代形成的能源,统称为____________能源.2、 可以从自然界直接获取的能源统称为_______能源;必须通过一次能源的消耗才能得到能称为______能源;由生命物质提供的能源称为_______能源.不可能短时期内从自然界得到补充的能源称为_______能源;可以在自然界里源源不断地得到的能源称为_。