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(共28張PPT)
第十四章 內能的利用
第1節 熱機
今天，汽車已經成了我們生活中不可缺少的交通運輸工具，那么汽車是如何獲得動力的呢？請看下面的實驗。
現象：
能量轉化：
橡膠塞被頂開
說明：試管內水蒸氣對外____ ， 減少，轉化為橡膠塞的 。
化學能 內能 機械能


做功
內能
機械能
這個實驗，展示了人類利用內能的過程。通過這個實驗原理，瓦特在1782年發明了蒸汽機，這種蒸汽機在之后的一百多年里對工業的發展起到了極其重要的作用。
如果把試管換成汽缸，把水換成燃料，
讓燃料在汽缸內燃燒，形成高溫高壓
的燃氣來推動活塞做功，就制成了內
燃機。
把內能轉化為機械能來對外做功的機器統稱為熱機。
汽油機
柴油機
內燃機：
熱機的種類很多，有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。其中用的最多的是內燃機。
燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機。
常見的內燃機：
你能回答嗎？
1、內燃機的壓縮沖程和做功沖程各發生了怎樣的能量轉化？
2、哪個沖程使汽車獲得了動力？
3、哪個沖程排出了汽車的廢氣？
機械能轉化為內能
內能轉化為機械能
做功沖程
排氣沖程
1.汽油機和柴油機的一個工作過程包括 、 、 、 四個沖程。活塞往復運動 次，曲軸轉動 周，對外做功 次。
2.汽油機和柴油機構造上和吸氣沖程中的不同點：
①汽油機汽缸頂部有 ，吸入汽缸的是 。
②柴油機汽缸頂部有 ，吸入汽缸的是 。
3.下圖是汽油機工作的四個沖程的示意圖，其中表示壓縮沖程的是( )
吸氣
壓縮
做功
排氣
兩
兩
1
火花塞
汽油和空氣的混合物
噴油嘴
空氣
B
4.多數汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環來保證連續工作的，從能量轉化的角度看，存在著內能轉化為機械能的過程的是（　 ）
A.吸氣沖程 B.壓縮沖程
C.做功沖程 D.排氣沖程
5. 如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖及工作示意圖，關于其四個沖程的描述正確的是（　 ）
A.吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸
B.壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內氣體的內能減小
C.做功沖程中，燃料釋放的能量絕大部分轉化為機械能
D.排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少部分













A
C
說說看：人們在購買小汽車時會考慮哪些因素呢？
價格、配置、外觀、安全性和燃油經濟性（即油耗高低）……
其中燃油經濟性（即油耗高低）跟燃料的利用率有關。下面我們就一起來復習第2節，怎樣衡量燃料的利用率。
第2節 熱機的效率
燃燒質量相等的以上這六種燃料，放出的熱量相同嗎？
注意：熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關，與燃料的質量、體積、是否完全燃燒無關。
根據上表可知，完全燃燒1kg的焦炭可以放出多少熱量？完全燃燒5kg的焦炭呢？由此你就可以推導出如何計算燃料完全燃燒放出的熱量的公式。
3.0×107J 1.5×108J 放出的熱量=熱值×質量（體積）
Q放=qm 或 Q放=qV
想一想：在內燃機中燃料是否能完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？
散熱、克服摩擦
做功消耗了一部分
燃料燃燒放出的能量
廢氣帶走了
大部分能量
一部分轉化
為機械能

燃燒不完全損失了一部分能量
在熱機的各種能量損失中,廢氣帶走的能量最多。只有一部分用來做有用功。
用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比叫做熱機的效率。用公式表示為：
觸類旁通
什么叫做爐子的效率？用公式如何表示？
被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比叫做爐子的效率。

蒸氣機效率：6%—15%；汽油機效率：20%—30%；柴油機效率：30%—45%。
　 燃料不能完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功消耗的能量，都是引起能量損失的原因。
燃料的利用率不高的兩種原因：
①燃料沒有完全燃燒；
②有熱量損失。
因此，提高熱機效率，可提高燃料的利用率。提高熱機效率的方法主要有：
（1）設法利用廢氣能量，是提高燃料利用率的重要措施。
(2)保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量。
1．下列關于熱值的說法正確的是( )
A.2kg煤的熱值大于1kg煤的熱值
B.燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多
C.燃料燃燒不完全時熱值變小
D.燃料的熱值是燃料本身的特性，與其他因素無關
2.酒精燈里有100g酒精，若燃燒掉一半，則剩余酒精的比熱容________，熱值________。(兩空均選填“變大”、
“不變”或“變小”)
3.“嫦娥四號”于2019年1月3日成功著陸月球背面。發射“嫦娥四號”的火箭所使用的燃料主要是液態氫，這是利用了氫燃料__________的特性，火箭加速上升過程中機械能_______ (選填“增大”“減小”或“不變”)。
D
不變
不變
熱值大
增大
4.某型號的小汽車在平直的公路上勻速行駛100km消耗汽油10L，平均阻力為800N，已知汽油的密度為0.7×103 kg/m3，汽油的熱值是4.6×107J/kg，求：
(1)完全燃燒10L汽油放出的熱量；
(2)此汽車發動機的效率。
解：(1) 消耗汽油的質量：
m＝ρV＝0.7×103kg/m3×0.01 m3＝7kg，
消耗的汽油完全燃燒放出的熱量：
Q＝qm＝4.6×107J/kg×7kg＝3.22×108J。
(2)汽車行駛100km所做的有用功：
W＝Fs＝fs＝800N×1×105m＝8×107J，
汽車發動機的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈24.8%。

5.天然氣具有價格實惠、污染少、熱值高等優點。小東用天然氣灶將一鍋質量為2kg、溫度為20℃的水加熱到80℃，用時約為6min。已知：水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，天然氣的熱值為3.5×107J/m3。求：
(1)在這個過程中水吸收的熱量是多少？
(2)若這個過程中天然氣完全燃燒放出的熱量80%被水吸收，則需要多少m3的天然氣？
第３節 能量的轉化和守恒
　　各種形式的能量之間有聯系嗎？　　
討論：下列過程中的能量是怎樣轉化的？
摩擦生熱
鉆木取火
水利發電
抽水機抽水
光合作用
燃料燃燒
討論：
1、正在擺動的秋千和掉在地上的彈性小球運動過程中能量是怎樣轉化的？
2、為什么它們的高度會逐漸降低？是否丟失了能量？
3、你認為減少的機械能到哪里去了？
1、
秋千向上蕩的過程中：動能轉化為重力勢能；向下蕩的過程中:重力勢能轉化為動能。
小球下落的過程中：重力勢能轉化為動能；與地面接觸的過程中：動能轉化為彈性勢能；向上被彈起的過程中：彈性勢能轉化為動能；在空中繼續向上運動的過程中：動能轉化為重力勢能。
2、克服摩擦做功消耗了一部分機械能。不是丟失了能量。
3、轉化成了內能。
　　能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
　　能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量轉化的過程，都服從能量守恒定律。
大量事實表明：
有人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫永動機。
這種機器有可能制成嗎？為什么？
一種設想中
的永動機
奇思妙想
1681年，英國有一位著名的醫生弗拉德提出一個建議，利用阿基米德螺旋（如圖）把水池的水提到高處，再讓升高的水推動水輪機，水輪機除了帶動水磨做功以外，還可使阿基米德螺旋不斷提水，如此周而復始，不就可以無需擔心天旱水枯了嗎？
不可能。任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化
為其他形式，而不能無中生有的制造能量。
1.從能量轉化的角度來看，下列說法錯誤的是 （ ）
A.電風扇工作時主要將電能轉化為機械能
B.鉛蓄電池充電時將化學能轉化為電能
C.發電機工作時主要將機械能轉化為電能
D.電熱水壺工作時將電能轉化為內能
2.現在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發光，站著不動就不會發光。則這款鞋發光的原理，從能量轉化的角度分析正確的是（　 ）
A.機械能轉化為電能，再轉化為光能
B.電能轉化為機械能，再轉化為光能
C.機械能轉化為光能，再轉化為電能
D.光能轉化為機械能，再轉化為電能

B
A
3.下列說法中不正確的是（　 ）
A.發電機工作時，將機械能轉化為電能
B.電風扇工作時，扇葉的機械能是由電能轉化的
C.在被陽光照射時，太陽能電池將太陽能轉化為電能
D.干電池給小燈泡供電時，干電池將電能轉化為化學能
4.如下圖所示實驗或事例，屬于內能轉化為機械能的是（ ）
A.由滑梯上滑下臀部會有灼熱感??B.搓手取暖
C.鉆木取火????????????????? D.水蒸氣將軟木塞沖出
D
D
A B C D
謝謝
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