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(共33张PPT)
热机 热机的效率 能量的转化和守恒
基础知识梳理
一、热机(11年5考)
1．定义：利用内能做功的机械。
2．内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
(1)工作原理：燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，把______能转化为____能；然后高温高压的燃气推动活塞做功，把____能转化为______能。
(2)分类：内燃机分为________和________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
化学　
内　
内　
机械　
汽油机　
柴油机　
(3)四冲程汽油机各个冲程的特点
冲程 工作示意图 能量的转化(转移) 相应特点
______冲程 ①进气门打开，排气门关闭
②活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物(柴油机吸入空气)
吸气　
冲程 工作示意图 能量的转化(转移) 相应特点
______冲程 机械能 内能 ①进气门、排气门都关闭
②活塞向____运动，压缩汽油和空气的混合物(柴油机压缩空气)
压缩　
上　
冲程 工作示意图 能量的转化 (转移) 相应特点
______冲程 ____能 机械能 ①进气门、排气门都关闭
②活塞在高温高压的燃气作用下向____运动
③点火方式：点燃式——火花塞产生电火花引燃燃料(柴油机为压燃式——被压缩的高温气体引燃燃料)
做功　
内　
下　
冲程 工作示意图 能量的转化 (转移) 相应特点
______冲程 废气带走很 多内能 ①进气门关闭，排气门打开
②活塞向上运动将废气排出汽缸
排气　
二、燃料的热值(11年7考)
1．定义：某种燃料______燃烧放出的热量与其________________之比。(比值定义法)
2．单位符号：固体、液体燃料用_______；气体燃料用J/m3。
3．计算公式：(1)固体和液体：Q放＝____；(2)气体：Q放＝____。
注意　热值只与燃料的种类有关。
完全　
质量(或体积)　
J/kg　
qm　
qV　
三、热机的效率
1．概念：用来做________的那部分能量，与燃料__________放出的热量之比。
2．计算公式：(1)η＝____(固体或液体)；(2)η＝____(气体)。
3．提高热机效率的途径：一是让燃料尽可能地__________；二是在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少能量的损失；三是设法利用______的能量。
有用功　
完全燃烧　
充分燃烧　
废气　
四、能量的转化和守恒(11年9考)
1．能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量都可以相互______。
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______为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量__________。
3．任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出________。
转化　
转化　
转移　
保持不变　
永动机　
强化训练
1．(RJ素材)(2022镇江模拟)下列表示四冲程汽油机处于排气冲程的是(　　)
A　
2．(RJ素材)(2022怀化)如图1所示，在试管内装少量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，塞子冲出。内燃机的四个冲程中与之原理相似的是(　　)
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
C　
图1
3．(RJ素材)图2是小球在地面弹跳的频闪照片。根据小球的运动情况可以得出小球在A点的机械能______在B点的机械能。小球在运动过程中“发热”，说明在小球运动的过程中，有一部分机械能转化为____能。
大于　
图2
内　
4．(RJ、YH素材)(2022长沙)如图3所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是______________。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能______，温度升高，这一过程与内燃机工作的______冲程原理相同。
硝化棉燃烧起来　
图3
增大　
压缩　
5．(RJ素材)小明家有一些干木柴和一罐煤油，已知干木柴的热值为1.15×107 J/kg，煤油的热值为4.6×107 J/kg，如果完全燃烧这些干木柴跟完全燃烧这罐煤油放出的热量相等，则________(选填“干木柴”或“煤油”)的质量更大，干木柴与煤油的质量之比为______。事实上，干木柴与煤油______(选填“能”或“不能”)完全燃烧。
干木柴　
4∶1　
不能　
例1　汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图1，是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是(　　)
A．甲冲程是汽油机的压缩冲程
B．丙冲程中存在能量转化：化学能转化为内能
C．汽油机的一个工作循环正
确的顺序是丁、丙、甲、乙
D．依靠飞轮惯性完成的
冲程是甲、乙、丁冲程
易错易混点
内燃机的工作过程
C　
图1
技巧规律　冲程识别：
1.下列说法中，属于做功冲程特点的是__________；属于压缩冲程特点的是________。(选填序号)
①内能转化为机械能 ②机械能转化为内能
③汽缸内燃料的化学能转化为内能 ④燃气推动活塞向下运动
⑤飞轮因惯性使活塞向上运动 ⑥进、排气门同时关闭
①③④⑥　
②⑤⑥　
例2　如图2，是某汽车内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该内燃机的效率为_____。已知汽油的热值是4.6×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg的汽油，按该内燃机的效率计算，该汽车获得的机械能是___________J。
易错易混点
热效率的计算
40%　
图2
9.2×106　
2.太阳能热水器可直接利用太阳光辐射的热量，它具有环保、节能的优点。小明家太阳能热水器的受光照面积约为2.5 m2，可装水120 kg。在夏季的某一时段，太阳每秒钟辐射到每平方米热水器上的能量为1.4×103 J(即1.4×103 W/m2)，则[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)该太阳能热水器正常工作4 h接收到的太阳辐射能量为____________J。
(2)若这些能量的40%被热水器中的水吸收(热水器装满水)，已知水的初温为35 ℃，则加热后水的末温为____℃。(当地为标准大气压)
(3)若加热这些水所需的能量全部由煤炭提供，则需要消耗煤炭的质量为________kg。(假设煤炭燃烧放出的热量全部被水吸收，已知煤炭热值q＝3.0×107 J/kg)
5.04×107　
75　
0.672　
考点强化
【课标要求】3.1.1 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。
3.1.2 通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。
3.3.1 了解热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.3.3 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
3.5.1 知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
3.5.2 从能量转化和转移的角度认识效率。
1．生活中，我们经常可以看到热机的身影。下列交通或运输工具中，不是用热机作为动力装置的是(　　)
A．运载火箭 B．电动自行车
C．飞机 D．摩托车
2．(2021广东)关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是(　　)
A．吸气冲程：只吸入空气
B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功
D．排气冲程：内能转化为机械能
考点
热机(8年4考)
B　
C　
3．(2022无锡)如图3所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞______，水蒸气的一部分____能转化为软木塞的______能，利用这一原理，可以制成热机。
做功　
图3
内　
机械　
4．(2019广东)某汽油机的工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。图4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______。
压缩　
图4
上　
内能　
5．(2022宜昌)关于燃料及其热值，下列说法中正确的是(　　)
A．没有燃烧的燃料，热值等于零
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
考点
热值、热机效率及其有关计算(8年5考)
C　
6．(2022广州)下列选项可能符合汽车热机能量流向的是(　　)
D　
7．(2022广元)小红在家用天然气灶烧开水，在标准大气压下，5 kg水从20 ℃加热至沸腾，完全燃烧了0.1 m3的天然气，此过程中，水吸收的热量是____________J，天然气灶烧水的热效率为______。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4.0×107 J/m3]
8．(2022衡阳模拟)一台单缸四冲程柴油机，其效率为40%，消耗5 kg的柴油放出的热量是___________J，转化成的机械能是___________J。标准大气压下，若将转化成的机械能(不考虑热量损失)全部用来加热500 kg初温为15 ℃的水，可以将水加热至____℃。[q柴油＝4.3×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，结果保留整数]
1.68×106　
42%　
2.15×108　
8.6×107　
56　
9．(2022上海)瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中能量转化的顺序为(　　)
A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能
C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能
考点
能量的转化与守恒(8年7考)
B　
10．下列关于能量转化现象的说法中，正确的是(　　)
A．蓄电池充电时，化学能转化为电能
B．植物进行光合作用时，光能转化为内能
C．燃料燃烧发热时，化学能转化为内能
D．电风扇工作时，机械能转化为电能
C　
11．(2021广东)如图5所示，为火箭发射的场景。
火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大。
火箭发射升空时，燃料的化学能转化为____能，
再转化为火箭的机械能。这个过程中火箭的机械能
________(选填“守恒”或“不守恒”)。
12．(2022宜昌)现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的______能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了______________。
热值　
图5
内　
不守恒　
机械　
能量守恒定律　

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