第10章 内能（知识清单）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

第10章 内能（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 热量 比热容 1、热传递 能量从温度_______的太阳辐射到温度_______的沙子， 又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种_______现象。 要点：①“的物体（或部分）”是指温度不同的两个物体，或温度不同的两个部分（同一物体）； ②热传递的三种方式：辐射、传导、*对流； ③热传递的条件：_______差； ④热传递传递的是：能量。 2、热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或_______能量的多少称为_______。热量通常用_______表示。在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称_______，符号是_______。 拓展：温度、热量、能量的概念的联系与区别（在热传递中） ①热量不能说含有（是一个过程量）、温度不能说传递； ②热量与能量：热量是在热传递过程中吸收或放出能量的多少。 3、自主活动：比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2所示，木棒和铜棒安装在金属支架上，在这两根棒的末端分别用凡士林等距离地粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性_______。 大量实验表明，不同物质的导热性一般_______。铜、铁、铝等（金属）物质_______导热，制成拖鞋的塑料、橡胶、木材等物质则_______导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 4、物质的吸放热与哪些因素有关 大量实验表明，物质吸收或放出的热量与物质的_______、_______或_______的温度，以及物质的_______有关。 5、比热容：为了描述不同物质吸放热的性质，物理学中引入了_______这一物理量。 一定质量的某种物质，温度升高(或降低) 时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或 降低)的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。比热容用c表示，单位是_______,符号是_______ 。与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。 如果用m表示物质的_______，△t表示物质升高或降低的_______，Q表示物质吸收或放出的_______，物质的比热容c可表示为 6、水的比热容相对较_______，水的这一热学特性有许多实际应用 ①.夏季蒸发吸热降温：夏季，城市街道通过洒水降温。 ②.调节地表温度：除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 ③.汽车发动机的冷却剂：此外，汽车发动机及发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液(图10-1-6),可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 ④.航天服的液冷服和通风服：我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用(图10-1-7)。 7、热量的计算 Ⅰ. 热量的计算公式 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位是焦（J）。 c表示比热容，单位是焦/（千克·℃）（J/(kg·℃）。 m表示质量，单位是千克（kg）。 t0表示物体原来的初温度，t表示物体的末温度，△t表示温度的变化量（升高或降低的温度）。 Ⅱ. 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。 （2）热平衡方程：Q吸= Q放 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 第2节 内能 1、分子动能与分子势能 构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动，运动的物体具有动能，我们把分子因热运动而具有的动能叫做_______。分子之间存在着相互作用的引力和斥力，与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似，由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做_______。 2、内能 ①内能：在物理学中，把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的_______ 。 ②内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳(J) 。 ③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能：而图10-2-2(b)所示的冰山，虽然温度很低，也具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有_______。 3、 内能的影响因素 内能的影响因素：内能与物体的_______、_______、_______有关。 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a.如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b.如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4、改变内能的方式一 ——热传递 在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过_______的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中，高温物体放出热量，内能_______；低温物体吸收热量，内能_______。（最后两空选填“增加”或“减少”） 5、改变内能的方式二 ——做功 ①自主活动 如图10-2-4所示，将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部，快速向下按压活塞2～3次，观察玻璃筒内发生的现象。 上述实验中，快速向下按压活塞，玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体_______，气体的内能_______，温度升高，引燃粉末。可见，_______也是改变内能的一种方式。 举例：钻木取火时，木头相互摩擦，使得干草等易燃物体温度升高，达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时，会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光，形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功改变内能的过程。 6、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别 热传递 做功 区别 改变内能 高温物体放出热量，内能增加；低温物体吸收热量，热量减少 外界对物体做功，物体内能增加 实质 内能的转______ 其他形式能转___ 为_______ 联系 热传递和做功在改变物体的内能上是_______的。 第3节 热机及其工作原理 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验涉及的能量转化是：_______转化为机械能。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为_______的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 5、热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 6、热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机 。 7、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由_______、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动 ， 下图是汽油机工作过程示意图。 ②汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、_______冲程、_______冲程和排气冲程。 ③压缩冲程、做功冲程的能量转化 ④做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的_______带动曲轴连杆运动。 ⑤四冲程内燃机一个工作循环的有关参数 四冲程内燃机一个工作循环：活塞往复运动_______次;飞轮转动_______周；对外做功_______次;汽缸内的燃油爆发性燃烧_______次。 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有_______气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外_______。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大C用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 第4节 热机的效率 1、人类燃料的发展 在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 2、燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般_______。 3、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是_______，符号是_______。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=_______。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是_______,符号是_______。 4、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 5、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 6、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 所以，一般情况下，η蒸汽机_______η汽油机_______η柴油机。（选填“＞”、“=”或“＜”） ④热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ⑤提高热机效率的途径 a.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；b.改进热机，减少各种能量损失；c.充分利用废气的能量；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 7、热机的使用对环境的影响 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 8、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 9、氢燃料不但绿色环保，而且热值_______，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10章 内能（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 热量 比热容 1、热传递 能量从温度高的太阳辐射到温度低的沙子， 又从沙子传导到温度更低的脚底，这是一种热传递现象。 要点：①“的物体（或部分）”是指温度不同的两个物体，或温度不同的两个部分（同一物体）； ②热传递的三种方式：辐射、传导、*对流； ③热传递的条件：温度差； ④热传递传递的是：能量。 2、热量 在物理学中，把物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少称为热量。热量通常用Q表示。在国际单位制中，热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号是J。 拓展：温度、热量、能量的概念的联系与区别（在热传递中） ①热量不能说含有（是一个过程量）、温度不能说传递； ②热量与能量：热量是在热传递过程中吸收或放出能量的多少。 3、自主活动：比较比较不同物质的导热性 如图10-1-2所示，木棒和铜棒安装在金属支架上，在这两根棒的末端分别用凡士林等距离地粘上一根牙签。用酒精灯加热金属支架A端，观察哪根牙签先落下。 通过上述实验发现，粘在铜棒上的牙签落下时，木棒上的牙签还牢牢地粘在上面。这说明铜棒的导热性比木棒的导热性强。 大量实验表明，不同物质的导热性一般不同。铜、铁、铝等（金属）物质容易导热，制成拖鞋的塑料、橡胶、木材等物质则不容易导热。（最后两空选填“容易”或“不容易”） 4、物质的吸放热与哪些因素有关 大量实验表明，物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度，以及物质的种类有关。 5、比热容：为了描述不同物质吸放热的性质，物理学中引入了比热容这一物理量。 一定质量的某种物质，温度升高(或降低) 时吸收(或放出)的热量与它的质量和升高(或 降低)的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。比热容用c表示，单位是焦/(千克 · 摄氏度),符号是J/(kg·℃) 。与密度一样，比热容是反映物质自身性质的物理量。 如果用m表示物质的质量，△t表示物质升高或降低的温度，Q表示物质吸收或放出的热量，物质的比热容c可表示为 6、水的比热容相对较大，水的这一热学特性有许多实际应用 ①.夏季蒸发吸热降温：夏季，城市街道通过洒水降温。 ②.调节地表温度：除了蒸发吸热外，水在温度上升时，可以更多地吸收地表的热量。地球表面大部分面积被海水所覆盖。白天，来自太阳的热量大多被海水吸收；夜晚，海水放出大量的热量。因此，整个地表附近温度变化不大，适合生命生存。 ③.汽车发动机的冷却剂：此外，汽车发动机及发电机线圈中的冷却剂通常都采用水或水溶液(图10-1-6),可以更多地吸收发动机、发电机工作过程中放出的热量。 ④.航天服的液冷服和通风服：我国自主研发的舱外航天服有六层，其中的液冷服和通风服用来帮助航天员出舱活动中散发过剩的体热。通过水在液冷服内部管道中的循环流动，航天员的体温得以及时、有效的调节，对航天员起到保护作用(图10-1-7)。 7、热量的计算 Ⅰ. 热量的计算公式 （1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt （2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位是焦（J）。 c表示比热容，单位是焦/（千克·℃）（J/(kg·℃）。 m表示质量，单位是千克（kg）。 t0表示物体原来的初温度，t表示物体的末温度，△t表示温度的变化量（升高或降低的温度）。 Ⅱ. 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。 （2）热平衡方程：Q吸= Q放 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 第2节 内能 1、分子动能与分子势能 构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动，运动的物体具有动能，我们把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。分子之间存在着相互作用的引力和斥力，与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似，由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。 2、内能 ①内能：在物理学中，把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能 。 ②内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳(J) 。 ③如图10-2-2 (a) 所示. 火山喷出的高温岩浆具有内能：而图10-2-2(b)所示的冰山，虽然温度很低，也具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有内能。 3、 内能的影响因素 内能的影响因素：内能与物体的温度、体积、状态有关。 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a.如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b.如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4、改变内能的方式一 ——热传递 在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上(图 10-2-3)进行物理降温。这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。（最后两空选填“增加”或“减少”） 5、改变内能的方式二 ——做功 ①自主活动 如图10-2-4所示，将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部，快速向下按压活塞2～3次，观察玻璃筒内发生的现象。 上述实验中，快速向下按压活塞，玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，引燃粉末。可见，做功也是改变内能的一种方式。 举例：钻木取火时，木头相互摩擦，使得干草等易燃物体温度升高，达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时，会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光，形成美丽的流星(图10-2-5)。这些现象中都存在做功改变内能的过程。 6、热传递、做功在改变内能过程中能量变化的区别 热传递 做功 区别 改变内能 高温物体放出热量，内能增加；低温物体吸收热量，热量减少 外界对物体做功，物体内能增加 实质 内能的转移 其他形式能转化 为内能 联系 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。 第3节 热机及其工作原理 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验涉及的能量转化是：内能转化为机械能。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为机械能的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 5、热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 6、热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机 。 7、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动 ， 下图是汽油机工作过程示意图。 ②汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。 ③压缩冲程、做功冲程的能量转化 ④做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。 ⑤四冲程内燃机一个工作循环的有关参数 四冲程内燃机一个工作循环：活塞往复运动2次;飞轮转动2周；对外做功1次;汽缸内的燃油爆发性燃烧 1次。 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有空气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外做功。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大C用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 第4节 热机的效率 1、人类燃料的发展 在历史上很长一段时期，木柴和煤炭是人类的主要生活燃料。20世纪末，煤气成为城市居民日常使用的生活燃料，煤气生产出来后储存在巨大的“煤气包”(图10-4-2)中，并通过管道输送到千家万户；进入21世纪以后，更清洁环保的天然气逐步替代煤气成为居民的主要生活燃料.遍布城市各处的“煤气包”也陆续退出历史舞台。 2、燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关 a.根据常识，通常情况下，质量（或体积）不相等的同种燃料，在完全燃烧时所放出的热量不相同； b.通常情况下，体积相同的煤气和天然气完全燃烧，天然气放出的热量比煤气放出的热量多。 研究发现，质量（或体积）相等的不同燃料，在完全燃烧时所放出的热量一般不同。 3、热值 ①燃料的热值：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料质量m之比，叫做这种燃料的热值,用q表示，单位是焦/千克，符号是J/kg。热值q可表示为 所以，燃料完全燃烧放出的热量Q=mq。 ②气体燃料热值的第二定义（或公式）： 气态燃料的热值也可以用1个标准大气压、0℃时，气体完全燃烧时放出的热量与其体积之比来表示，热值q可表示为 单位是焦/米³,符号是J/m³。 4、表10-4-1是一些常见燃料的热值。 5、热机工作时的能量分配 热机工作时对外做功的能量只是从高温物体吸收的一部分能量；高温物体的相当一部分能量散失了。对于内燃机而言，由于其排出的废气温度较高，带走很大一部分能量；此外，还有一部分能量损耗在散热及克服摩擦做功上。图10-4-4为某汽车发动机的能量分配图。 6、热机效率 ①热机效率：热机工作时，用来做功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 *②热机效率的公式表示： ；其中W做功表示用来做功的能量，单位是焦（J），Q放表示燃料完全燃烧放出的能量，单位是焦（J），η表示热机效率,通常用百分率表示。 ③常见热机的热机效率：蒸汽机的效率很低、只有6%～15%。内燃机中的燃料与空气充分混合后在气缸内燃烧，效率普遍高于蒸汽机。目前，汽油机的效率一般可达20%～30%, 柴油机的效率则可达30%～45%。 所以，一般情况下，η蒸汽机＜η汽油机＜η柴油机。（选填“＞”、“=”或“＜”） ④热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 ⑤提高热机效率的途径 a.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；b.改进热机，减少各种能量损失；c.充分利用废气的能量；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 7、热机的使用对环境的影响 第一次工业革命以来，热机的大量使用使人类摆脱了繁重的体力劳动，促进了生产力的发展。但是热机工作时所排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等多种气体，会对环境产生一定程度的破坏。二氧化硫与氮氧化物排放在大气中形成酸雨(图10 - 4 - 5)。二氧化碳及大量热量通过废气排入空气中，导致温室效应加剧、全球气候变暖。 为此，我国不断提升机动车污染物排放标准，促进热机技术升级。与此同时，大力发展公 共交通系统，鼓励公众绿色环保出行，倡导节能 减排的生活方式。 8、STSE（部分）：2022年，北京冬季奥运会首次使用氢（作为火炬）燃料。氢燃烧时，只生成水而不产生二氧化碳，几乎实现零碳排放，真正体现北京冬季奥运会的持续的“绿色环保”理念。 9、氢燃料不但绿色环保，而且热值大，完全燃烧相同质量的氢燃料，氢燃料可以放出更多的热量；故氢燃料（液态氢）常作为火箭发动机的燃料。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$