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(共28张PPT)
第十四章 内能的利用
第1节 热机
今天，汽车已经成了我们生活中不可缺少的交通运输工具，那么汽车是如何获得动力的呢？请看下面的实验。
现象：
能量转化：
橡胶塞被顶开
说明：试管内水蒸气对外____ ， 减少，转化为橡胶塞的 。
化学能 内能 机械能


做功
内能
机械能
这个实验，展示了人类利用内能的过程。通过这个实验原理，瓦特在1782年发明了蒸汽机，这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起到了极其重要的作用。
如果把试管换成汽缸，把水换成燃料，
让燃料在汽缸内燃烧，形成高温高压
的燃气来推动活塞做功，就制成了内
燃机。
把内能转化为机械能来对外做功的机器统称为热机。
汽油机
柴油机
内燃机：
热机的种类很多，有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中用的最多的是内燃机。
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机：
你能回答吗？
1、内燃机的压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？
2、哪个冲程使汽车获得了动力？
3、哪个冲程排出了汽车的废气？
机械能转化为内能
内能转化为机械能
做功冲程
排气冲程
1.汽油机和柴油机的一个工作过程包括 、 、 、 四个冲程。活塞往复运动 次，曲轴转动 周，对外做功 次。
2.汽油机和柴油机构造上和吸气冲程中的不同点：
①汽油机汽缸顶部有 ，吸入汽缸的是 。
②柴油机汽缸顶部有 ，吸入汽缸的是 。
3.下图是汽油机工作的四个冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是( )
吸气
压缩
做功
排气
两
两
1
火花塞
汽油和空气的混合物
喷油嘴
空气
B
4.多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（　 ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
5. 如图所示是四冲程汽油机的剖面图及工作示意图，关于其四个冲程的描述正确的是（　 ）
A.吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B.压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C.做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D.排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分













A
C
说说看：人们在购买小汽车时会考虑哪些因素呢？
价格、配置、外观、安全性和燃油经济性（即油耗高低）……
其中燃油经济性（即油耗高低）跟燃料的利用率有关。下面我们就一起来复习第2节，怎样衡量燃料的利用率。
第2节 热机的效率
燃烧质量相等的以上这六种燃料，放出的热量相同吗？
注意：热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。
根据上表可知，完全燃烧1kg的焦炭可以放出多少热量？完全燃烧5kg的焦炭呢？由此你就可以推导出如何计算燃料完全燃烧放出的热量的公式。
3.0×107J 1.5×108J 放出的热量=热值×质量（体积）
Q放=qm 或 Q放=qV
想一想：在内燃机中燃料是否能完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
散热、克服摩擦
做功消耗了一部分
燃料燃烧放出的能量
废气带走了
大部分能量
一部分转化
为机械能

燃烧不完全损失了一部分能量
在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多。只有一部分用来做有用功。
用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热机的效率。用公式表示为：
触类旁通
什么叫做炉子的效率？用公式如何表示？
被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率。

蒸气机效率：6%—15%；汽油机效率：20%—30%；柴油机效率：30%—45%。
　 燃料不能完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功消耗的能量，都是引起能量损失的原因。
燃料的利用率不高的两种原因：
①燃料没有完全燃烧；
②有热量损失。
因此，提高热机效率，可提高燃料的利用率。提高热机效率的方法主要有：
（1）设法利用废气能量，是提高燃料利用率的重要措施。
(2)保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量。
1．下列关于热值的说法正确的是( )
A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B.燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C.燃料燃烧不完全时热值变小
D.燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
2.酒精灯里有100g酒精，若燃烧掉一半，则剩余酒精的比热容________，热值________。(两空均选填“变大”、
“不变”或“变小”)
3.“嫦娥四号”于2019年1月3日成功着陆月球背面。发射“嫦娥四号”的火箭所使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料__________的特性，火箭加速上升过程中机械能_______ (选填“增大”“减小”或“不变”)。
D
不变
不变
热值大
增大
4.某型号的小汽车在平直的公路上匀速行驶100km消耗汽油10L，平均阻力为800N，已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3，汽油的热值是4.6×107J/kg，求：
(1)完全燃烧10L汽油放出的热量；
(2)此汽车发动机的效率。
解：(1) 消耗汽油的质量：
m＝ρV＝0.7×103kg/m3×0.01 m3＝7kg，
消耗的汽油完全燃烧放出的热量：
Q＝qm＝4.6×107J/kg×7kg＝3.22×108J。
(2)汽车行驶100km所做的有用功：
W＝Fs＝fs＝800N×1×105m＝8×107J，
汽车发动机的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈24.8%。

5.天然气具有价格实惠、污染少、热值高等优点。小东用天然气灶将一锅质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，用时约为6min。已知：水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为3.5×107J/m3。求：
(1)在这个过程中水吸收的热量是多少？
(2)若这个过程中天然气完全燃烧放出的热量80%被水吸收，则需要多少m3的天然气？
第３节 能量的转化和守恒
　　各种形式的能量之间有联系吗？　　
讨论：下列过程中的能量是怎样转化的？
摩擦生热
钻木取火
水利发电
抽水机抽水
光合作用
燃料燃烧
讨论：
1、正在摆动的秋千和掉在地上的弹性小球运动过程中能量是怎样转化的？
2、为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？
3、你认为减少的机械能到哪里去了？
1、
秋千向上荡的过程中：动能转化为重力势能；向下荡的过程中:重力势能转化为动能。
小球下落的过程中：重力势能转化为动能；与地面接触的过程中：动能转化为弹性势能；向上被弹起的过程中：弹性势能转化为动能；在空中继续向上运动的过程中：动能转化为重力势能。
2、克服摩擦做功消耗了一部分机械能。不是丢失了能量。
3、转化成了内能。
　　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其他形式，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。
　　能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
大量事实表明：
有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
这种机器有可能制成吗？为什么？
一种设想中
的永动机
奇思妙想
1681年，英国有一位著名的医生弗拉德提出一个建议，利用阿基米德螺旋（如图）把水池的水提到高处，再让升高的水推动水轮机，水轮机除了带动水磨做功以外，还可使阿基米德螺旋不断提水，如此周而复始，不就可以无需担心天旱水枯了吗？
不可能。任何一部机器，只能使能量从一种形式转化
为其他形式，而不能无中生有的制造能量。
1.从能量转化的角度来看，下列说法错误的是 （ ）
A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能
B.铅蓄电池充电时将化学能转化为电能
C.发电机工作时主要将机械能转化为电能
D.电热水壶工作时将电能转化为内能
2.现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　 ）
A.机械能转化为电能，再转化为光能
B.电能转化为机械能，再转化为光能
C.机械能转化为光能，再转化为电能
D.光能转化为机械能，再转化为电能

B
A
3.下列说法中不正确的是（　 ）
A.发电机工作时，将机械能转化为电能
B.电风扇工作时，扇叶的机械能是由电能转化的
C.在被阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
D.干电池给小灯泡供电时，干电池将电能转化为化学能
4.如下图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是（ ）
A.由滑梯上滑下臀部会有灼热感??B.搓手取暖
C.钻木取火????????????????? D.水蒸气将软木塞冲出
D
D
A B C D
谢谢
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