资源简介

(共25张PPT)
九年级物理 · 知识清单精讲
第十四章
内能的利用
用一条能量链，串起转化、守恒、热机、热值与效率
从现象到规律，从公式到应用
01
第十四章 内能的利用
一张图串起第十四章
内能的利用
多种能量形式
与转化
能量守恒定律
总量保持不变
热机
汽油机 · 柴油机
燃料的热值
q = Q / m 或 Q / V
热机的效率
η = W有用 / Q总
转化是形式改变，转移是对象改变；热机把内能转化为机械能。
第十四章 内能的利用
能量不会消失，只会改变形式或转移对象
转化
一种形式的能 → 另一种形式的能
转移
同一种形式的能 → 另一个物体
判断方法
先找“能量从哪里来”，再找“变成了什么形式”或“到了哪个物体”。
典型例：电热器工作：电能 → 内能
热水器：太阳能 → 内能
摩擦生热：机械能 → 内能
第十四章 内能的利用
看懂生活中的能量链
水力发电
→
机械能 → 电能
电动机工作
→
电能 → 机械能
电池充电
→
电能 → 化学能
燃料燃烧
→
化学能 → 内能
多种多样的能量形式及其转化（一）
水力发电
太阳能热水器
光伏发电
核电站
第十四章 内能的利用
电热器工作：电能转化为内能。
01
02
03
04
05
06
07
热水器：太阳能转化为内能。
水力发电：机械能转化为电能。
火力发电：化学能转化为电能。
光伏发电：光能转化为电能。
核电站：核能转化为电能。
光合作用：光能转化为化学能。
多种多样的能量形式及其转化（二）
燃料燃烧
摩擦生热
电灯工作
电池充电
电池放电
电动机工作
第十四章 内能的利用
燃料燃烧：化学能转化为内能。
摩擦生热：机械能转化为内能。
电灯工作：电能转化为光能。
电池充电：电能转化为化学能。
电池放电：化学能转化为电能。
电动机工作：电能转化为机械能。
01
02
03
04
05
06
第十四章 内能的利用
能量守恒定律：总量始终不变
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生。
只会发生两种过程
转化
从一种形式变为另一种形式
转移
从一个物体到另一个物体
守恒条件
在转化和转移的过程中，
能量的总量保持不变。
因此：不消耗能量而持续做功的机器，不可能实现。
摆动过程：动能与重力势能相互转化，机械能总量守恒。
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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
转化：一种形式 → 另一种形式
转移：一个物体 → 另一个物体
转化和转移中：能量总量不变
因此，不消耗能量而持续做功的机器不可能实现；第一类永动机违背能量守恒定律。
第十四章 内能的利用
第十四章 内能的利用
热机：把内能转化为机械能的装置
热机
利用内能对外做功
常见类型
蒸汽机
→
内燃机
→
汽轮机
→
喷气发动机
热机利用内能对外做功的机器叫热机；蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等都是热机。
核心判断：燃料燃烧产生内能，内能再转化为机械能。
内燃机与冲程：
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧，产生动力的热机叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类。
冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。
一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
吸气、压缩、排气靠飞轮惯性完成；做功冲程唯一对外做功，把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。
第十四章 内能的利用
第十四章 内能的利用
汽油机和柴油机，关键差别在“点火方式”
比较项目 汽油机 柴油机
燃料进入方式 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气
点火方式 火花塞点燃 压燃
气缸顶部件 火花塞 喷油嘴
效率 较低 较高
相同点：都靠燃料燃烧产生内能，都有四个冲程，都能把内能转化为机械能。
火花塞
汽油机与柴油机：
汽油机：气缸顶是火花塞；点燃式；效率较低；吸入空气和汽油混合物。
柴油机：气缸顶是喷油嘴；压燃式；效率较高；吸入空气。
共同点：都靠燃料燃烧产生内能，都有四个冲程，都能把内能转化为机械能。
第十四章 内能的利用
第十四章 内能的利用
一个工作循环由四个冲程组成
吸气冲程
吸入气体
压缩冲程
机械能 → 内能
做功冲程
内能 → 机械能
排气冲程
排出废气
做功冲程是唯一对外做功的冲程。
吸气
压缩
做功
排气
第十四章 内能的利用
四个冲程之外，还要记住两个数量关系
飞轮转 2 圈
=
4 个冲程
=
做功 1 次
靠飞轮惯性完成
吸气、压缩、排气
获得动力
做功冲程
第十四章 内能的利用
燃料的热值只与燃料种类有关
定义
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。
符号：q
单位：J/kg
读作：焦耳每千克
单位：J/m
读作：焦耳每立方米
q = Q / m
q = Q / V
Q = qm 或 Q = qV
对于热值的概念，热值是一个理想值；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、燃烧状态等均无关。
热值看种类
第十四章 内能的利用
热值计算，先选对公式
酒精的热值是3.0×10 J/kg，它表示：1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10 J。
2 kg 酒精完全燃烧，放出多少热量？
Q = qm
= 3.0×10 J/kg × 2 kg
= 6.0×10 J
煤气的热值是1.7×10 J/m ，它表示：1 m 煤气完全燃烧放出的热量是1.7×10 J。
0.5 m 煤气完全燃烧，放出多少热量？
Q = qV
= 1.7×10 J/m × 0.5 m
= 8.5×10 J
关键：看单位
热机效率的完整定义
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叫做热机的效率。
η = W有用 / Q总 × 100%
W有用：用来做有用功的能量
Q总：燃料完全燃烧释放的能量
第十四章 内能的利用
第十四章 内能的利用
提高热机效率，就是减少每一处浪费
1
改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧
2
尽量减小各种热散失
3
减小部件摩擦，减少克服摩擦消耗的能量
4
充分利用废气带走的能量
燃料完全燃烧
→
内能
↓
有用机械能
＋ 废气、散热、摩擦等损失
效率提高的本质：让更多能量进入“有用机械能”这一部分。
第十四章 内能的利用
随堂检测：概念辨析
1
下列过程属于化学能转化为内能的是（ ）
A. 电池放电 B. 燃料燃烧
C. 电动机工作 D. 水力发电
2
关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A. 能量可以凭空产生
B. 能量只能转移，不能转化
C. 转化和转移中总量保持不变
D. 永动机可以提高能量总量
3
四冲程内燃机中，靠飞轮惯性完成的冲程不包括（ ）
A. 吸气 B. 压缩 C. 做功 D. 排气
4
关于燃料热值，下列说法正确的是（ ）
A. 与燃料质量有关
B. 与燃料体积有关
C. 与燃料形态有关
D. 只与燃料种类有关
B
C
C
D
第十四章 内能的利用
计算训练：热值 + 效率
1
先写公式，再代入数据和单位。
如图所示是我国深海“国之重器”——超深水大洋科考钻探船“梦想”号，它以重油为燃料，某次航行过程中，发动机输出的有用机械功2.4×1011J，消耗重油2×104kg。（重油的热值取4×107J/kg）
(1)2×104kg重油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)此次航行过程中，发动机的效率是多少？
已知：W 有 = 2.4×10 J，m=2×10 kg，q=4×10 J/kg
(1) 重油完全燃烧放出热量
Q 放 = mq = 2×10 kg × 4×10 J/kg = 8×10 J
(2) 发动机效率
η = W 有 / Q 放 ×100% = (2.4×10 J) / (8×10 J) ×100% = 30%
答：(1) 放出热量 8×10 J；(2) 发动机效率 30%
第十四章 内能的利用
计算训练：热值 + 效率
如图所示，为保证家庭用餐安全，小亮妈妈用燃气灶烧水给家里餐具消毒。锅内装有5kg、20℃的水，将水恰好加热到100℃的过程中，燃气灶的热效率为60%。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]问：
(1)加热的过程中，水吸收的热量是多少？
(2)加热的过程中，消耗天然气的体积是多少？
2
先写公式，再代入数据和单位。
已知：m 水 = 5kg，t =20℃，t=100℃，η=60%，c 水 = 4.2×10 J/(kg ℃)，q 气 = 4.0×10 J/m
(1) 水吸收热量
Q 吸 = c 水 m 水 (t-t ) = 4.2×10 J/(kg ℃) ×5kg ×(100℃-20℃)
= 1.68×10 J
答：水吸热 1.68×10 J
第十四章 内能的利用
计算训练：热值 + 效率
如图所示，为保证家庭用餐安全，小亮妈妈用燃气灶烧水给家里餐具消毒。锅内装有5kg、20℃的水，将水恰好加热到100℃的过程中，燃气灶的热效率为60%。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]问：
(1)加热的过程中，水吸收的热量是多少？
(2)加热的过程中，消耗天然气的体积是多少？
2
先写公式，再代入数据和单位。
(2) 天然气放出总热量
Q 放 = Q 吸 / η = 1.68×10 J ÷ 0.6 = 2.8×10 J
消耗天然气体积
V = Q 放 /q 气 = 2.8×10 J ÷ (4.0×10 J/m ) = 0.07m
答：消耗天然气 0.07m
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑