第十四章 内能的利用 复习讲义-2023-2024学年人教版物理九年级全一册

►第十四章　内能的利用 专题04 内能的利用 ◆ 知 识 清 单 ◆ 1．热机的认识 2．四冲程内燃机的工作过程 3．热机的计算问题 4．热机的效率 5．探究燃料的热值 6．热值 7．能量的利用效率 8．能量转化和转移 9．能量守恒定律 10．能量的转化与转移的方向性 知识全归纳 一、热机 1．热机的定义：利用内能做功的机械叫热机 2．热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 3．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。 4．内燃机的四个冲程  内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为汽油机和柴油机： （1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能； （2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图： ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； （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。 二、汽油机和柴油机 1．汽油机和柴油机的构造图 2．汽油机和柴油机区别 （1）构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 （3）工作区别： ①吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气； ②压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气； ③做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 三、热值 1．燃料的热值定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。 2．热值是燃料的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。 四、热机效率 1．燃料燃烧放热公式：Q放=qm或Q放=qV（常对气体燃料）。 2．热机效率：计算公式η=W有用/Q总。 3．提高热机效率的主要途径：使燃料充分燃烧；尽量减少各种损失；在热机的设计和制造上，采用先进的技术；保证良好的润滑，减小摩擦阻力。 4．热机工作时，能量损失不可避免，故热机效率总小于1。 五、能量的转化和转移 1．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。 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。 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。例如，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。 学霸爱拓展 1．四冲程气缸工作过程 （1）吸气冲程：是向气缸内填充新鲜气体的过程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 （2）压缩冲程：是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。 （3）做功冲程：在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 （4）排气冲程：是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后