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第十四章 内能的利用
【考点1 汽油机与柴油机】
（一）汽油机
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如上图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动。
（3）汽油机工作过程如下：
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.做功冲程：进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.排气冲程：进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
（二）柴油机
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.压缩冲程：进气门和排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.排气冲程：进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同
相同点：（1）基本构造和主要部件作用相似。
（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）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。
（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
不同点：（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。
（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
【考点2 燃料的热值】
1.燃料
（1）燃料的种类
燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值
燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示；
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义
①1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；
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）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
3.热机的效率
（1）燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。如图所示：
（2）内燃机中热量燃烧的能量流向图
（3）热机效率：
①定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
②计算公式：，对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
③物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
④常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
（4）提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
【考点3 能量的转化与转移】
1.能量的存在形式
2.能量的转化：
在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移
能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
特别提醒：能量的“转化”和“转移”的区别
（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。
（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
【考点4 能量守恒定律】
1. 能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
2. 对能量守恒定律的理解：
（1）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。
（2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系
（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。
（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
易错点辨析 内能的利用常考易错分析
易错一：理解不清热机转速与冲程数及做功次数的关系易错？
每个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成；
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；
一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
易错二：对热值的概念理解不透彻易错？
某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
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。
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；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是指燃料的质量，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等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
易错三：对能量守恒定律的理解不透彻易错。
自然界中的能量是守恒，它既不会消灭，也不会创生，能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变；能量可以从某一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变，能量转化具有方向性。具体到某个物体，要看它的能量与其它物体的能量之间是否发生转化和转移。
错题纠正
【例题1】 （2023秋 江苏南京玄武区期末）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转2400转，则每秒对外做功 　 　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，则工作1小时需消耗汽油 　 　kg。为了提高汽油机的效率，需要在 　 　冲程让燃料充分燃烧。（q汽油＝4.6×107J/kg）
【答案】20；0.72；做功。
【分析】（1）四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次；
（2）根据题意求出汽油机1小时对外所做的功，根据效率公式求出汽油完全燃烧放出的热量，根据Q放＝mq求出消耗汽油的质量；
（3）做功冲程中，燃料燃烧膨胀做功，将内能转化为机械能。
【解析】四冲程汽油机的飞轮转速：2400r/min＝40r/s，即汽油机飞轮每秒转40圈，
由于四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功20次；汽油机1小时对外所做的功：W＝3600×20×115J＝8.28×106J，
由η＝可知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝3.312×107J，
由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m＝＝＝0.72kg；
提高热机效率可以让其在做功冲程燃料充分燃烧。
【例题2】（2024 连云港中考）下列关于燃料的热值说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量
【答案】D
【分析】（1）热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关；（2）根据Q放＝mq分析解答；（3）知道焦炭的热值和质量，根据Q放＝mq求出焦炭放出的热量。
【解析】AC、热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故AC错误；
B、根据Q放＝mq知在质量相同时，燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少，故B错误；
D、焦炭放出的热量：Q放＝mq＝1kg×3.0×107J/kg＝3.0×107J，故D正确。
故选：D。
【例题3】 （2024 河北赵县期末）如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了
【答案】C
【分析】（1）物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素是质量和速度；物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度，机械能包括动能和势能；在一定条件下，不同形式的能量之间可以相互转化，但总量保持不变；（2）小球克服摩擦做功，使部分机械能转化为内能，但在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。
【解析】AD、由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，所以小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，小球的机械能没有消失，而是将机械能转化成了部分内能，但能量的总量是守恒的，故AD错误；
B、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，所以小球的机械能总量会减小，故B错误；
C、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故C正确。
故选：C。
举一反三
【强化1】 （2024 辽宁鞍山铁东区模拟）某单缸四冲程汽油机的转速是600r/min，则下列说法正确的是（　　）
A．1min内燃机对外做了600次功 B．1s内完成了10个工作循环
C．燃气做一次功的时间间隔是0.2s D．1s内活塞共来回20次
【答案】C
【分析】内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程。
【解析】飞轮转速为600R/min＝10R/s，因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，每秒钟可以完成5个工作循环，做功5次，活塞往复10次，故BD错误；1min内燃机对外做5×60s＝300次，故A错误；
每秒钟做功5次，则燃气做一次功的时间间隔为0.2s，故C正确。
故选：C。
【强化2】 （2023秋 江苏南京建邺区期末）如图甲、乙所示，相同烧杯装有质量相等的水，分别用a、b两种燃料进行加热，直至杯内水沸腾1min后停止加热，测得消耗a、b的质量分别为ma、mb，且ma＞mb。甲、乙烧杯中水的温度与加热时间的关系如图丙所示，若同一杯水单位时间内吸收的热量相同，不计热量损失和水的质量变化，a、b两种燃料的热值分别为qa、qb，则下列说法正确的是（　　）
A．沸腾前，乙杯中的水吸收的热量更多
B．甲、乙两杯水单位时间内吸收的热量相同
C．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
D．a燃料的热值qa一定大于b燃料的热值qb
【答案】C
【分析】（1）由题意，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据Q吸＝cmΔt可求出水沸腾前两杯水吸收的热量相等；且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则可分别计算出甲、乙两杯水整个过程所吸收的热量；
（2）根据Q＝qm可分析出燃料的热值。
【解析】ABC、由题意，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，根据Q吸＝cmΔt可知水沸腾前，两杯水吸收的热量相等；所用时间不同，所以甲、乙两杯水单位时间内吸收的热量不同；且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为：Q甲＝，Q乙＝，所以整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多，故A错误，B错误，C正确；
D、整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多，a燃料放出的热量多，由于ma＞mb，a燃料的热值不一定大于b的，故D错误。
故选：C。
【强化3】 （2024春 江西九江永修县期末）下列关于内能和能量守恒定律的说法中，正确的是（　　）
A．物体的温度越高，含有的热量越多
B．能量既可以凭空消失，也可以凭空产生
C．0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能没有变化
D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【答案】D
【分析】（1）热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多少热量”；
（2）一切物体在任何情况下都具有内能，内能的大小跟质量、温度、状态有关；
（3）能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。
【解析】A、由于热量是一个过程量，所以不能说物体含有多少热量，故A错误；
B、根据能量守恒定律可知，能量不可以凭空产生、也不会凭空消失，故B错误；
C、冰熔化过程要吸热，因此0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能变大，故C错误；
D、根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，D正确。
故选：D。
一、考点考向
1．热机
（1）考向：了解热机的种类；汽油机和柴油机的异同。
（2）常见热机的种类有：蒸汽机、内燃机、气轮机和喷气式发动机。
汽油机的柴油机的区别在于：
构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴；
吸入物质不同，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气；
汽油机为点燃式，柴油机为压燃式；
效率高低不同，汽油机效率低，比较轻巧，柴油机效率高，比较笨重。
2．四冲程内燃机的工作过程和有关计算
（1）考向：根据图形判断四个冲程中属于哪个冲程；考查内燃机的四个冲程以及冲程中压缩冲程和做功冲程的能量转化关系；对热机工作过程中做功次数和冲程个数的考查；热机效率的计算。
（2）根据各冲程的特点确定是哪一个冲程，一般从2个方面突破：①看进气门和排气门的开、闭，进气门开的为吸气冲程，排气门开的为排气冲程，进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程；②看活塞的运动方向，活塞向下运动为吸气或做功冲程，活塞向上运动为压缩或排气冲程。
内燃机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程合在一起叫内燃机的一个工作循环，内燃机的四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程不做功，靠飞轮的惯性来完成，而且还要消耗做功冲程提供的机械能，内燃机的一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动2周，在各冲程的相互协助下，对外做功一次。
3．燃料的热值及其计算
（1）考向：考查燃料的热值的概念、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式。
（2）燃料的热值指的是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关；燃料燃烧越充分，只能说越“接近完全燃烧”，燃烧效果越好，而不能说热值越大；只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧，放出的热量要比热值小。
4．能量转化和转移与能量守恒定律
（1）考向：自然界中能量的形式很多：内能、机械能、化学能、热能、电能、核能、风能等这些能量之间的转化是考试的热点。能量守恒定律一般以选择题、填空题的形式出现。
（2）能量的转化和转移的本质是不同的，“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变；有能量转化时，必定会有一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加；能量的转移和转化都是有方向性的，在能量的转化或转移的过程中利用能量的。
知道各种形式的能是可以相互转化的；知道能的转化和守恒定律。
二、常考题型
（1）选择题：常考热点主要集中在热机四冲程的工作循环、有关热机的计算和能量的转移与转化。
（2）填空题：常考热点集中在热机的特点和燃料热值及计算。
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第十四章 内能的利用（原卷版）
【考点1 汽油机与柴油机】
（一）汽油机
1.工作原理：利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如上图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动。
（3）汽油机工作过程如下：
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.做功冲程：进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.排气冲程：进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
（二）柴油机
1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造：柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
3.工作过程：柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点
3.压缩冲程：进气门和排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.排气冲程：进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气
4.汽油机与柴油机的异同
相同点：（1）基本构造和主要部件作用相似。
（2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（3）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。
（4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
不同点：（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。
（2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。
（4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
【考点2 燃料的热值】
1.燃料
（1）燃料的种类
燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化：燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值
燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示；
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义
①1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；
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）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
3.热机的效率
（1）燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。如图所示：
（2）内燃机中热量燃烧的能量流向图
（3）热机效率：
①定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
②计算公式：，对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
③物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
④常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
（4）提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
【考点3 能量的转化与转移】
1.能量的存在形式
2.能量的转化：
在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移
能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
特别提醒：能量的“转化”和“转移”的区别
（1）能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。
（2）能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
【考点4 能量守恒定律】
1. 能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
2. 对能量守恒定律的理解：
（1）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。
（2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
特别提醒：机械能守恒和能量守恒的区别与联系
（1）机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。
（2）机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
易错点辨析 内能的利用常考易错分析
易错一：理解不清热机转速与冲程数及做功次数的关系易错？
每个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成；
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；
一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。
易错二：对热值的概念理解不透彻易错？
某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
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。
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；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是指燃料的质量，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等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
易错三：对能量守恒定律的理解不透彻易错。
自然界中的能量是守恒，它既不会消灭，也不会创生，能量的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变；能量可以从某一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中能量的总量保持不变，能量转化具有方向性。具体到某个物体，要看它的能量与其它物体的能量之间是否发生转化和转移。
错题纠正
【例题1】 （2023秋 江苏南京玄武区期末）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转2400转，则每秒对外做功 　 　次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，则工作1小时需消耗汽油 　 　kg。为了提高汽油机的效率，需要在 　 　冲程让燃料充分燃烧。（q汽油＝4.6×107J/kg）
【例题2】（2024 连云港中考）下列关于燃料的热值说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量
【例题3】 （2024 河北赵县期末）如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　）
A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D．小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了
举一反三
【强化1】 （2024 辽宁鞍山铁东区模拟）某单缸四冲程汽油机的转速是600r/min，则下列说法正确的是（　　）
A．1min内燃机对外做了600次功 B．1s内完成了10个工作循环
C．燃气做一次功的时间间隔是0.2s D．1s内活塞共来回20次
【强化2】 （2023秋 江苏南京建邺区期末）如图甲、乙所示，相同烧杯装有质量相等的水，分别用a、b两种燃料进行加热，直至杯内水沸腾1min后停止加热，测得消耗a、b的质量分别为ma、mb，且ma＞mb。甲、乙烧杯中水的温度与加热时间的关系如图丙所示，若同一杯水单位时间内吸收的热量相同，不计热量损失和水的质量变化，a、b两种燃料的热值分别为qa、qb，则下列说法正确的是（　　）
A．沸腾前，乙杯中的水吸收的热量更多
B．甲、乙两杯水单位时间内吸收的热量相同
C．整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多
D．a燃料的热值qa一定大于b燃料的热值qb
【强化3】 （2024春 江西九江永修县期末）下列关于内能和能量守恒定律的说法中，正确的是（　　）
A．物体的温度越高，含有的热量越多
B．能量既可以凭空消失，也可以凭空产生
C．0℃的冰熔化成0℃的水，它的内能没有变化
D．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
一、考点考向
1．热机
（1）考向：了解热机的种类；汽油机和柴油机的异同。
（2）常见热机的种类有：蒸汽机、内燃机、气轮机和喷气式发动机。
汽油机的柴油机的区别在于：
构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴；
吸入物质不同，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气；
汽油机为点燃式，柴油机为压燃式；
效率高低不同，汽油机效率低，比较轻巧，柴油机效率高，比较笨重。
2．四冲程内燃机的工作过程和有关计算
（1）考向：根据图形判断四个冲程中属于哪个冲程；考查内燃机的四个冲程以及冲程中压缩冲程和做功冲程的能量转化关系；对热机工作过程中做功次数和冲程个数的考查；热机效率的计算。
（2）根据各冲程的特点确定是哪一个冲程，一般从2个方面突破：①看进气门和排气门的开、闭，进气门开的为吸气冲程，排气门开的为排气冲程，进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程；②看活塞的运动方向，活塞向下运动为吸气或做功冲程，活塞向上运动为压缩或排气冲程。
内燃机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程合在一起叫内燃机的一个工作循环，内燃机的四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程不做功，靠飞轮的惯性来完成，而且还要消耗做功冲程提供的机械能，内燃机的一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动2周，在各冲程的相互协助下，对外做功一次。
3．燃料的热值及其计算
（1）考向：考查燃料的热值的概念、燃料完全燃烧放热公式、吸热公式。
（2）燃料的热值指的是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关；燃料燃烧越充分，只能说越“接近完全燃烧”，燃烧效果越好，而不能说热值越大；只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧，放出的热量要比热值小。
4．能量转化和转移与能量守恒定律
（1）考向：自然界中能量的形式很多：内能、机械能、化学能、热能、电能、核能、风能等这些能量之间的转化是考试的热点。能量守恒定律一般以选择题、填空题的形式出现。
（2）能量的转化和转移的本质是不同的，“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变；有能量转化时，必定会有一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加；能量的转移和转化都是有方向性的，在能量的转化或转移的过程中利用能量的。
知道各种形式的能是可以相互转化的；知道能的转化和守恒定律。
二、常考题型
（1）选择题：常考热点主要集中在热机四冲程的工作循环、有关热机的计算和能量的转移与转化。
（2）填空题：常考热点集中在热机的特点和燃料热值及计算。
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