内容正文:
第十二讲 内能 内能的利用
第2课时 内能的利用
2024南充物理
目
录
1
回归教材 掌握必备知识
2
对照课标 突破核心考点
3
课堂反馈 落实学业要求
课标内容要求
1.知道常见的物质是由分子、原子构成的。
2.知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点,知道分子动理论的基本观点。
3.了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。
4.通过实验,了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。
5.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要
意义。
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6.了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。
7.通过实验,认识能量可从一个物体转移到其他物体,不同形式的能量可相互转化。
8.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
9.从能量的转化和转移的角度认识效率。
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单元思维导图
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1
回归教材 掌握必备知识
热机(利用内能做功的机械)
必备知识
1
1.内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫做内燃
机。内燃机中最常见的是 和 。
2.工作原理:燃料的 能 能 能。
汽油机
柴油机
化学
内
机械
燃烧
做功
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3.单缸四冲程汽油机与柴油机异同
类别 不同点 相同点
燃料 吸气冲程 做功冲程 效率 应用 工作
过程
汽油机 汽油 吸入
标志:火花塞点火
点火方式:点燃式 低 小型汽车、
摩托车等
汽油
和空气的
混合物
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(续表)
类别 不同点 相同点
燃料 吸气冲程 做功冲程 效率 应用 工作
过程
柴油机 柴油 只吸入
标志:喷油嘴喷油
点火方式:压燃式 高 载重汽车、大型拖拉机等
空气
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4.单缸四冲程汽油机和柴油机的工作过程
工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
进、排气门 进气门打开,排气门关闭 进气门、排气门均关闭 进气门、排气门均关闭 进气门关闭,排气门打开
活塞运动
方向 向下 向上 向下 向上
能量转化 / 能→
内能 能→
能 /
机械
内
机械
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(续表)
工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
说明 ①除了做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的 完成的;②1个工作循环中,要完成4个冲程,活塞往复运动2次,曲轴转动2周,对外做功1次
惯性
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即时反馈
对点练习1 如图所示是单缸四冲程汽油机工作过程中某一冲程示意
图,此时该汽油机正处在 冲程,在该冲程中, 能转化为
能。若飞轮转速是2 400 r/min,则该汽油机每秒钟完成 个冲程,对外做功 次。
做功
内
机械
80
20
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热机效率
必备知识
2
1.燃料的热值
(1)定义:某种燃料 放出的热量与其 之比,叫做这种燃料的热值,用符号q表示,即q= 。
(2)单位:焦每千克(J/kg)。(气体燃料:J/m3)
(3)性质:热值是燃料的一种特性,只与燃料的 有关,与燃料的质量、形状、体积、是否燃烧、是否完全燃烧等无关。[初中阶段四个特性:密度、比热容、热值、电阻]
完全燃烧
质量
种类
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(4)应用:液态氢的热值较大,常用于火箭升空的燃料。
(5)热量计算公式:Q放= 或Q放= 。
mq
Vq
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2.热机的效率
(1)定义:用来做 的那部分能量,与燃料 放出的能量之比,叫做热机的效率。[任何热机效率η<1]
(2)公式:η= 。
(3)提高热机效率的途径:使燃料尽可能地充分燃烧;尽量减少各种热量的损失;合理利用废气的能量;保持良好的润滑,减小摩擦。
(4)了解常见的热机效率:蒸汽机的效率只有6%~15%;汽油机的效率为20%~30%;柴油机的效率为30%~45%。
有用功
完全燃烧
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即时反馈
对点练习2 火箭使用的燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料
的特性。0.5 kg氢完全燃烧释放出的热量是 J,若这些热量有84%被质量为1 t、初温为20 ℃的水吸收,水的温度能够升高到 ℃,此过程中水的内能是通过 的方式增加的。[q氢=1.4×108 J/kg,
c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
热值大
7×107
34
热传递
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能量的转化和守恒
必备知识
3
1.能量的转化:在一定的条件下,各种形式的能量是可以相互转化的。例如:摩擦生热,机械能转化为 能;水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为 能。
2.能量守恒定律:能量既不会凭空 ,也不会凭空 ,它只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量 。
3.永动机:不需要动力就能源源不断地对外做功的机器叫做永动机,大量研究表明,永动机是不可能被制造出来的。[违背了能量守恒定律]
内
电
消灭
产生
转化
转移
保持不变
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对点练习3(2023·广州)某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能,对蓄电池充电,晚上蓄电池对路灯供电,对如图所示方框中能量形式判断正确的是( )
A.甲是“电能” B.乙是“太阳能”
C.丙是“电能” D.丁是“机械能”
即时反馈
C
甲
太阳能电池
乙
化学能
丙
丁
蓄电池
蓄电池
路灯
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2
对照课标 突破核心考点
热机的工作原理
核心考点
1
(2023·自贡改编)如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图,图E、F是演示实验的示意图,图C是 冲程,与它原理相同的是图 所示的演示实验。
例 1
A
B
C
D
E
F
做功
F
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认识燃料的热值
核心考点
2
2023年8月9日,“长征二号丙”运载火箭成功将“环境减灾二号06星”发射升空。火箭使用热值 (选填“较大”或“较小”)的物质做燃料;火箭向下喷射燃气获得推力加速上升,是 能转化为机械能。
例 2
较大
内
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效率的认识及相关计算
核心考点
3
用煤气灶将质量为5 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,水吸收的热量为 J;若消耗的煤气质量为0.16 kg,则煤气灶烧水时的效率为 。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]
例 3
1.68×106
25%
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暑假期间,东东的爸爸开车带全家去某地旅游,下车时观察里程表确定汽车行驶了144 km,所用的时间是2 h,消耗汽油12 L(假设汽油完全燃烧)。若汽车发动机在这段时间内的功率为15 kW,则汽车行驶过程中的牵引力为 N,汽车发动机的效率约为 (百分号前保留整数)。(已知q汽油=4.6×107 J/kg,ρ汽油=0.8×103 kg/m3)
例 4
750
24%
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课堂反馈 落实学业要求
1.关于热机和热值,下列说法正确的是( )
A.(2017·南充)内燃机都要靠火花塞点火来使燃料猛烈燃烧
B.(2016·南充)1 kg酒精比1 g酒精的热值大
C.(2019·南充)热机是将内能转化为机械能的机械
D.(2016·南充)在热机的做功冲程中,机械能转化为内能
C
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2.(2023·随州)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( )
甲
乙
A.图甲是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由图乙可知该汽油机的效率是30%
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C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
甲
乙
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3.(2023·南充)某单缸四冲程汽油机,飞轮每分钟转3000转,则每秒对外做功 次,每次对外做功115 J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油 kg(q汽油=4.6×107 J/kg)。
25
0.9
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4.(2022·南充)用某型号天然气热水器烧水,完全燃烧热值为3.2×107 J/m3的天然气0.125 m3,放出热量 J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40 kg初始温度为20 ℃的水加热至 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
4.0×106
40
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5.(2017·南充)在探究水的沸腾实验中,用酒精灯对水进行加热,实验中完全燃烧了5.6 g酒精,则放出了 J的热量;若这些热量的30%被150 g、25 ℃的水吸收,则水升高的温度是 ℃。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/kg,环境为1标准大气压]
1.68×105
75
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