第十四章 内能的利用 2022-2023学年人教版物理九年级

内能的利用 第十四章 知识点1 热机 验证实验1: 思考:18世纪第一辆汽车问世时,它的速度只有数千米每小时,而目前最快的汽车速度已经超过了声速。那么汽车是如何获得机械能的呢? 如图所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间,观察发现塞子飞出并且在管口出现白雾。 结论:在这个实验过程中,燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气;塞子受到水蒸气的压力而冲出去,水蒸气的内能转化为塞子的动能。 能量转化:燃料燃烧的化学能→水蒸气的内能→塞子运动的机械能 知识补充: 1、管口出现白雾是因为在管口发生了物态变化,水蒸气放热液化,所以产生了白雾。 2、这个简单的实验,基本上展示了蒸汽机的工作原理。 热机的概念:人们发现内能可以做功,于是制造了各种利用内能做功的机械,称之为热机。 热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 蒸汽机:是将蒸汽机的能量转换为机械功的往复式动力机械。 汽轮机:汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械。 喷气发动机:是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。 内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 知识点2 内燃机的分类 汽油机工作过程: 甲 吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入汽缸。 乙 压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。 丙 做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。内能转化为机械能。 丁 排气冲程:进气门保持关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。 柴油机的工作过程: 1 吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,新鲜空气进入汽缸。 2 压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,对空气进行压缩。机械能→内能 3 做功冲程:在压缩冲程结束时,喷油器开始将定量的燃油喷入气缸,在经过短暂的混合准备之后迅速着火燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。内能→机械能。 4 排气冲程:进气门保持关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。 注意事项: 1、内燃机四冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 2、在单杠四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环,每个工作循环,曲轴转两周,活塞上下反复2次,做功1次。 3、在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功,而其他三个冲程(吸气冲程、压缩冲程、排气冲程)都是依靠飞轮的惯性完成的。 4、压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程将内能转化为机械能。 5、柴油机和汽油机的比较: 汽油机的顶部是火花塞,柴油机的汽缸顶部是喷油嘴; 汽油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气的混合物,柴油机吸气冲程吸入汽缸的是空气; 汽油机做功冲程的点火方式是点燃式,柴油机做功冲程的点火方式是压燃式; 柴油机比汽油机的效率高,但是柴油机比较笨重,有噪音,所以小汽车选择汽油机; 汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。 习题演练: 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。如图是汽油机工作中的一个冲程,关于该冲程说法错误的是( ) A、依靠飞轮惯性来完成,属于辅助冲程 B、活塞的机械能转化为气体的内能 C、气缸内气体的内能增加、温度升高 D、活塞向下运动,将汽油吸入汽缸 知识点3 热值 实验案例: 燃料的种类有很多种,固体燃料有木柴、煤等,液体燃料有汽油、酒精等,气体燃料有煤气、天然气等。根据生活经验可知,相同质量的不同燃料,燃烧时放出的热量是不相同的。例如:燃烧1Kg煤放出的热量,是燃烧1Kg木柴放出热量的两倍多。 热值的概念: 把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。用符号q表示。 热值在数值上等于1Kg某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位是焦每千克,符号是J/Kg。热值的公式:q=Q/m 补充知识: 对某些气体燃料,热值在数值上等于在标准状态下1m³燃料完全燃烧放出的热量,单位是焦每立方米,符号是J/m³。 注意:热值只跟燃料的种类有关 习题演练: 1、科技人员研发了采用氢能源系统的“未来汽车”,此氢能源汽车充氢气3分钟可续航650公里,它采用氢气作为燃料主要是因为氢气具有() A、较小的密度 B、较低的沸点 C、较高的热值 D、较大的比热容 2、(多选题)下列说法正确的是() A、燃料的热值越高,燃烧时释放出的热量越多 B、燃料的热值与燃料是否燃烧、燃烧充分不充分都无关、 C、物体吸收热量内能不一定增加 D、燃料燃烧的越充分,热值越大 知识点4 热机的效率 生活经验: 我们都知道,现实生活中燃料是很难完全燃烧的,放出的热量往往比按热值计算出的要小,而且有效利