第十四章 内能的利用 ---2023-2024学年人教版九年级物理上学期

第十四章 内能的利用 一．热机 1.定义：把内能转换为机械能的机械。 2.种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气式发动机 3.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 4.能量转化：燃料的化学能内能机械能 例1.关于如图所示的实验，下列说法不正确的是（ ） A.这个实验说明物体内能可用来对外做功 B.对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加 C.此过程中蒸气内能转化为木塞的机械能 D.这个实验基本反映出了热机的工作原理 5.汽（柴）油机工作原理 （1）吸气冲程 1）进气门开，吸入汽油和空气混合物（柴油机吸入空气）； 2）排气门关闭； 3）活塞：向下运动，完成一个冲程； 4）飞轮从转动半圈（曲轴从最高点到最低点） （2）压缩冲程 1）进气门关闭，排气门关闭； 2）活塞：向上运动，完成一个冲程； 3）过程：压缩汽油和空气混合物（柴油机压缩空气）； 4）能量转化：机械能内能（缸内气体内能增大，温度升高） 5）飞轮从转动半圈（曲轴从最低点到最高点） （3）做功冲程 1）进气门关闭，排气门关闭； 2）活塞：向下运动，完成一个冲程； 3）过程：点燃式，汽油机火花塞点火，点燃油气混合物； 压燃式，柴油机喷油嘴喷油； 做功：气缸内燃料燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动； 4）能量转化：燃料的化学能内能机械能 5）飞轮从转动半圈（曲轴从最高点到最低点） （4）排气冲程 1）进气门关，排气门开； 2）活塞：向上运动，完成一个冲程； 3）过程：排出废气； 4）飞轮从转动半圈（曲轴从最低点到最高点） 6.应用 （1）汽油机工作过程的判断 气门进气，吸气冲程；气门排气，排气冲程；点火，做功冲程；不进、不排、不点则压缩冲程。 例2.如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是（ ） 例3.如图四个实验中,其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是（ ） A.电火花发生器点火后将盒盖顶出 B.滚摆向下运动 C.向下压缩空气引火仪 D.酒精灯加热杯中冷水 （2）冲程、做功次数的计算 一个工作循环： 个冲程；做功 次；活塞往复 次； 飞轮转 圈； 例4.一台单缸4冲程柴油机飞轮的转速是1800r/min，则柴油机每秒（ ） A.完成30个工作循环，做功30次 B.完成30个工作循环，做功15次 C.完成15个工作循环，做功15次 D.完成15个工作循环，做功30次 例5.某单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm²。该汽油机完成一个冲程，活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮转速为1800r/min。当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （3）该汽油机的功率。 二．热机的效率 1.热值 （1）物理意义：1kg（1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量。 （2）定义式：，单位J/kg；，单位J/m3；计算时常表示为、； （3）特性：热值是燃料的自身属性，与燃料的形态、质量、体积是否完全燃烧、放热多少均无关； 例6.现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 例7.下列关于热量和热值的说法中正确的是（ ） A.热水比冷水含有的热量高 B.燃料的热值与燃料燃烧的是否充分无关 C.热值越高的物质含有的热量越多 D.将煤球研磨成粉，可以提高煤的热值 例8.体积为0.1m3、热值为2.1×107J/m3的某气体燃料完全燃烧放出的热量为 J；若这些热量全部被温度为20℃、质量为10kg的水吸收，则水升高的温度是 ℃。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。 2.热效率与热机效率的计算 （1）热效率公式：； （2）公式变形：、； 注意：；； 例9.某加工厂用酒精喷灯加工饰品，张师傅在1 min内用5g酒精将一只质量为40g的铜饰品的温度由20℃加热到1020℃。已知铜的比热容为0.39×103J/（kg·℃），酒精的热值为3×107J/kg。则： （1）该铜饰品吸收的热量是多少? （2）酒精完全燃烧产生的热量是多少? （3）该酒精喷灯加热铜饰品时的效率是多少? 例10.有一瓶装液化气，瓶中能装入12kg的液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则： （1）每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量