专题14 内能的利用-【划重点】备战2023年中考物理一轮复习精细讲义

第十四章 内能的利用 ——划重点之精细讲义系列 知识点1：热机 1.热机：利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2.内燃机的工作原理： （1）内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 ①汽油机的工作过程
 多数汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，这四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。四个冲程不断循环来保证连续工作，如图所示。
 ②柴油机的工作过程 柴油机的一个工作循环有四个冲程，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，将空气吸进汽缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，空气被压缩，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，汽缸内空气的温度已达到柴油的着火点。此过程将机械能转化为内能 在压缩冲程结束时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。此过程将内能转化为机械能 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 柴油机工作过程中的能量转化 压缩冲程∶机械能转化为内能 做功冲程∶内能转化为机械能 （2）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 （3）做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 （4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 3.柴油机与汽油机的对比
 热机 对比 汽油机 柴油机 不同结构 火花塞 喷油嘴 点火方式 点燃式 压燃式 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度小，汽缸内温度没有达到汽油燃点 压缩程度大，汽缸内温度达到柴油燃点 做功冲程 火花塞产生电火花，点燃汽油 喷油嘴喷入柴油，柴油燃烧 燃烧程度 燃料燃烧不充分 燃料燃烧比较充分 排气冲程 排出尾气 特点与应用 轻巧但输出功率小，热效率低，主要应用于摩托车、轿车等 笨重但输出功率大，热效率高，主要应用于载重汽车、拖拉机、轮船等 【典例1】（2022•湛江模拟）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（　　） A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似 D．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 【典例2】（2022•锦州）2022年6月5日10时44分，搭载着神舟十四号载人飞船的长征二号F火箭成功发射。火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭是 　 　（选填“运动”或“静止”）的；火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为 　 　能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 　 　冲程相同。 知识点2：热机效率 1.热值：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （1）热值单位：J/kg 或J/ m3 （2）公式：Q＝qm 或Q＝qV（q为热值）。 热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少等无关。不同燃料的热值一般不同。热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。 2.热机效率：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 （1）公式：； （2）提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件 间保持良好的润滑、减小摩擦。 ①热机的能量流向图 燃料很难完全燃烧，释放的热量也没有全部用来做有用功，损失了大部分，在各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ②热机效率和炉具效率的求解方法
 求热机的效率∶发动机的牵引力做功消耗的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比 
其中W有= Fs或W有= Pt（F 是牵引力，s是汽车行驶的距离，P是汽车发动机功率，t是行驶时间）， Q总= mq。
 求炉具烧水的效率∶水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比 ， 其中Q吸=cm水△t，Q总=m燃q。 ③提