第十四章内能的利用

第十四章内能的利用单元总结知识要点一：判断汽（柴油）机是哪个冲程，及其能量转化情况。

【知识详解】进气门开，排气门关。

活塞向下运动；消耗机械能进气门和排气门都关闭，活塞向上运动；机械能转化为内能进气门和排气门都关闭，活塞向下运动；内能转化为机械能进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。

消耗机械能（1）在汽油机的一个工作循环中，活塞来回往复两次，曲轴转动两周,对外作功一次。

（3）能的转化:在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。

其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成。

【典例分析】（2019 广东省）某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。

如图为_______冲程工作示意图，活塞向______运动，燃料混合物被压缩，在这个过程中机械能转化为_______。

【针对练习】(2019 天津市)如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。

【技巧总结】内燃机四冲程的判断方法：一看气门开闭，二看活塞运动方向。

吸气门开就是吸气冲程，排气门开就是排气冲程，两个门都关闭且活塞向下运动，为做功冲程；若两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程。

如下表：知识要点四个冲程中，只有做功冲程是把内能转化为机械能，压缩冲程把机械能转化为内能。

知识要点二：燃料的热值及燃料完全燃烧放出热量的计算【知识详解】燃料的热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。

燃料完全燃烧时放出热量计算公式： ①固体： Q 放=qm (热值q 的单位是: J/kg ；质量的单位：kg) ②气体： Q 放=qv (热值q 的单位是： J/m 3；体积单位：m 3)【典例分析】（2019 四川巴中市）为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成精秆煤，完全燃烧2kg 秸秆煤可放出 J 热量；若这些热量完全被水吸收，可使 kg 水温度由20℃升高到60℃．[已知q 秸秆煤＝2.1×107J/kg ，c 水＝4.2×103J/（kg ℃）]。

第十四章 内能的利用14.1内能的利用【知识图谱】热传递 利用 内能 做功热值：单位质量的燃料完全燃烧所放出的热量。

计算公式：Q=mq【达标训练】一.填空题1.内能利用的两个主要途径是___________和_________，利用内能生火取暖属于内能的___________利用，热机的工作属于内能的_____________利用．2.利用内能做功的机器叫_________机，热机将_______能转化________能．3.如图14.1-1所示，用酒精灯给试管和水加热，当水沸腾后，水蒸气会把瓶塞冲出去．在这个过程中有两次能量转化：酒精的________能转化为水和水蒸气的_____________能；水蒸气的__________能转化为瓶塞的___________能．4.由热电站集中供热的优点主要有_________.___________.___________，很有发展前途．5.利用内能__________和_____________是内能的重要用途．前者实质上是通过_________的方式，把燃料的___________能通过燃烧转化成___________能，传递给被加热的物体；后者实质是通过____________方式，把物体的内能转化成可供人们直接利用的________能．6.直接利用内能实质是能量的______________，利用内能做功则属于内能和__________能间的_______________．7.热值是___________的某种燃料__________放出的热量 ，热值的单位是________，木炭的热值是3.4×107J/Kg ，意思是说___________________。

8.30g 酒精(q=3×107J/Kg)完全燃烧可释放_______________J 热量，若这些热量有40％的被水吸收，可使___________Kg的水温度从30℃升高40℃。

第十四章内能的利用知识点总结（一）热机1、定义：把内能转化为机械能的机器。

深化：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。

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。

（二）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：3.0×107J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

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。

（三）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。

第十四章内能的利用第一节内能的利用1．复习什么是内能？如何才能改变物体的内能？叙述能量守恒定律。

2．新课由能量守恒定律可以看出，转移、转化是能量运动的普遍形式。

人类在利用能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源，有效地控制其去处，以达到驾驭它，利用它，让它为人类造福的目的。

那么人们是如何利用内能的呢？(1)利用内能来加热问:任何物体都具有内能，内能的利用也是随处可见的。

我们天天吃饭，那么生米是如何变成熟饭的？是通过加热，利用燃料燃烧放出的内能使米变熟。

类似的例子还有哪些？(冬季取暖利用了内能。

热水袋暖胃利用了内能。

)上面的例子有一个共同特点，都是直接利用内能转移来加热物体的，这是利用内能的一种方式。

一、直接加热物体(1)用内能直接加热物体，可以有多种方法。

目前人们最普遍运用的还是用火直接加热。

火，是人类文明的象征，它促进了社会的进步，也为人民群众的生活提供了方便。

同时我们也应看到，烟囱林立，家家生火，也有它不利的一面。

首先是能源浪费大。

早在100多年前，门捷列夫就曾说过：“烧煤等于烧卢布”。

因为煤、石油、天然气等本身都是宝贵的化工原料，其产品遍及医药、化工、纺织、交通运输等各个领域，将它们付之一炬，就失去了自然资源综合利用的机会。

再加上直接燃烧效率较低，势必造成很大的浪费。

其次是对环境的污染。

燃烧后的废渣、废气中含有大量有害物质，这就造成了对大气、环境的污染。

为了趋弊兴利，人们做出了种种努力。

例如在冬季取暖问题上，把各家生火取暖改为分片供热（暖气）。

用效率高的锅炉替代简易炉灶。

有些地区还采用了大型工业锅炉的余热实行集中供热的方式。

在家庭用火上，推广了以（煤）气代煤，从而提高了内能的利用率，降低了能耗，同时也保护了环境。

(2)利用内能来做功举例二、对物体做功发电厂发电就利用了上述实验原理。

发电厂，首先要用煤加热锅炉中的水，水蒸气获得内能后，带动发电机工作，水蒸气的一部分内能先转化为发电机的机械能。

第十四章内能的利用利用燃料燃烧获得了大量的内能内能的利用：1、直接用来加热物体．（实质：能量/热能的转移）2、用来做功（实质：能量的转化）一、热机热机：利用内能做功的机械。

热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

内燃机：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机内燃机分为：汽油机和柴油机。

一个冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程。

多数汽油机由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作，其中，压缩冲程能量转化是：由机械能转化为内能：做功冲程是由内能转化为机械能。

四个冲程中只有做功冲程是通过做功完成的，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成了。

一个工作循环四个冲程，飞轮转2 圈，活塞往复 2 次。

柴油机与汽油机工作原理大致相同，也是四个冲程，但效率更高一些。

二、热机的效率1、热值：定义：1kg的某种燃料，完全燃烧所放出的热量就是该燃料的热值。

或（某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比）热值用q 表示，单位：J/Kg （焦耳每千克）热值只于燃料种类有关，与m和v，放出热量多少都无关。

焦炭的热值为3.0*10^7 J/Kg,表示的物理意义是：质量为1Kg的焦炭，完全燃烧放出的热量为3.0*10^7 J 。

公式：Q放= m q = qV（气体燃料）变形式为：m= Q放/ q 和q = Q放/ m 其中：Q放——放出的热量——J（焦耳）m ——质量——Kg（千克）、q ——热值——J/Kg（焦耳每千克）2、热机的效率：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。

（内能加热时）= Q 吸/ Q放= cmΔt/（mq）（内能做功时）= W有/ Q放= FS / mq热机工作过程中，能量的损耗来自：废气带走热量、燃料不能充分燃烧、汽缸热损耗、工件间摩擦。

可以通过提高燃料利用率、减少摩擦等方式提高热机效率。

三、能量的转化和守恒：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。

能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只能从一种形式转化为其它形式，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。

内能的利用一、热机1、热机1、内能的获得：通过燃料的燃烧，将燃料内部的化学能转化为内能。

2、热机的工作原理：燃料燃烧将化学能转化为内能，又通过做功将内能转化为机械能。

3、内燃机的含义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。

4、内燃机的分类：内燃机分为汽油机和柴油机两大类。

5、四冲程：（1）工作冲程：吸气、压缩、做功、排气。

（2）能量的转化：压缩冲程：活塞压缩气体做功，活塞的机械能转化为气体的内能；（3）做功冲程：高温高压气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能；（4）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。

二、热机的效率1、燃料的热值（1）表示：不同燃料在燃烧时将化学能转变成内能的本领大小（2）定义：单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值（3）热值的符号：q（4）热值的单位：焦每千克，符号为J/kg （焦每立方米，符号为J/3m ）（5）意义：汽油的热值是4.6×107J/kg ，其意义是1kg 汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J（6）影响因素：燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧状况等无关。

（7）应用：火箭常用液态氢燃料是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。

（8）燃料燃烧的放热公式：燃烧固体或液体燃料放出的热量：Q 放=mq燃烧气体燃料放出的热量： Q 放=vq（Q---燃料燃烧的放出的热量---单位：焦耳J ，q---燃料的热值—单位：焦每千克J/kg 或 焦每立方米J/3m ，m---燃料的质量--单位：千克kg ，v---燃料的体积--单位：立方米3m ) 推导公式：q Q m = m Q q =⇒ 2、热机的效率（1）定义：热机中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效率。

（2）公式：η=w 有/Q 放×100% （注意：同学们写的时候用分式表示）其中:有用功的计算:可用W 有用=FS ，或W 有用=Pt（3）炉子的效率：a 、定义：有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的热量之比。

第十四章内能的利用知识点归纳1 热机中的能量转化:化学能----内能-----机械能2（1）热机的一个工作循环，曲轴转两圈，有四个冲程：吸气、压缩、做功、排气。

其中只有做功使热机获得动力，另外三个靠惯性完成。

(2)有两个有能量转化：压缩冲程是机械能-------内能，做功冲程是内能-----机械能。

(3)区分哪一个冲程的示意图的方法：先看进气门、排气门开关情况：一个开一个关，是吸气或排气，再由活塞运动情况判断，活塞向下运动是吸气冲程，向上运动是排气冲程；开关都关闭，是做功或压缩冲程，再由活塞运动方向确定，活塞向上是压缩冲程，向下是做功冲程.3 热值是燃料的特性，是1千克（燃气是1立方米）的某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值。

所以燃料燃烧放热公式：Q=mq或Q=vq。

4 热机是效率是有用的能量与总的能量的比值。

5能量转化的特例：摩擦生热是机械能转化为内能，光合作用是光能转化为化学能，燃料燃烧是化学能转化为内能。

习题1 关于四冲程汽油机的说法正确的是（多选）A在做功冲程中，是机械能转化为内能B 在做功冲程中，是内能转化为机械能C只有做功冲程是燃气对外做功D汽油机和柴油机的点火方式相同2酒精的热值是q ，质量为m的酒精完全燃烧一半放出的热量是_____，剩余酒精的热值是_______。

3 天然气的热值是7. 5×107J/m3,要获得6×108J的热量，至少要燃烧_______ m3的天然气。

4 炮弹从炮管发射出去的过程中，弹药燃烧是_______能转化为______能，燃烧后的气体推动炮弹是_____能转化成_____能，炮弹与炮管之间的摩擦生热是_____能转化成_____能。

5 汽车关闭发动机继续在水平方向向前运动，从能量的转化看A动能不变 B机械能不变C动能转化为势能 D机械能转化为内能6 在汽油机的四个冲程中，将机械能转化为内能的是____冲程，若飞轮的转速是1200r/min,该汽油机每秒完成_____个冲程，对外做功_____次。