1、精選優質文檔-傾情為你奉上14內能的應用14.1熱機知識點1、熱機定義：利用內能做功的機械。熱機的種類很多，例如蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。盡管它們的構造不同，但它們有一個共同的特點，就是把內能轉化為機械能。知識點2、內燃機燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機，叫做內燃機。最常見的內燃機是四沖程的汽油機和四沖程的柴油機。（1）汽油機汽油機是利用汽油在氣缸內燃燒產生的高溫高壓的燃氣來推動活塞做功的熱機。構造：如圖所示工作工程：汽油機在工作時，活塞在氣缸內往復運動，活塞從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機的一個工作循環有四個沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程

2、、排氣沖程。汽油機是通過四個沖程的不斷循環來保證連續工作，其工作過程如下表：次序1234沖程名稱吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程工作示意圖進氣門開閉情況打開關閉關閉關閉排氣門開閉情況關閉關閉關閉打開活塞運動方向向下向上向下向上沖程的作用吸入汽油和空氣的混合物壓縮汽油和空氣的混合物，使其內能增加、溫度升高壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功排出廢氣能的轉化無能量轉化機械能轉化成內能內能轉化為機械能無能量轉化點撥：汽油機在開始工作時，要靠外力先使曲軸、連桿轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動以后，汽油機才能連續工作

3、。在汽油機的一個工作循環中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，將內能轉化為機械能，其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的，故飛輪的質量要足夠大。可根據汽油機活塞的運動方向和進氣門與排氣門的開、閉情況來判斷是什么沖程。可用口訣來記憶：一門打開，上排下吸氣；兩門關閉，上壓下做功。其中“上”“下”是指活塞向上運動或向下運動。（2）柴油機工作原理：利用柴油在氣缸內燃燒所產生的高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。主要工造：與汽油機大致相同，所不同的是柴油機汽缸頂部無火花塞而有噴油嘴。工作過程：與汽油機大致相同，也是吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作循環

4、，在一個工作循環中，曲軸轉動兩周，對外做功一次。柴油機與汽油機的異同比較柴油機汽油機構造燃料柴油汽油一個工作循環吸氣沖程只吸入空氣吸入汽油和空氣的混合物壓縮沖程壓縮程度較大（機械能內能）壓縮程度較小（機械能內能）做功沖程壓燃式（柴油遇到高溫高壓的熱空氣而燃燒）（內能機械能）點燃式（火花塞點火）（內能機械能）排氣沖程排出廢氣排出廢氣主要特點笨重、效率較高輕巧、效率較低適用范圍載重汽車、火車等小汽車等相同點都是燃料在氣缸中燃燒；汽油機的火花塞與柴油機的噴油嘴的工作時刻都是壓縮沖程結束時；都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作循環，曲軸轉動兩周，對外做功一次；排氣沖程排出廢氣的過程相同；啟

5、動時都是靠外力先使曲軸轉動起來。點撥：內燃機只有在第三個沖程做功沖程才能使機械獲得動力，所以啟動內燃機，要靠外力（人力或電動機的驅動力）先使曲軸轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，消耗機械能來幫助內燃機完成吸氣、壓縮兩個沖程。在做功過程中燃氣對活塞做功，內能轉化為機械能，并有一部分機械能通過飛輪儲存起來，然后依靠飛輪的慣性來帶動活塞運動，完成排氣沖程及下一個工作循環的吸氣和壓縮沖程，周而復始，內燃機就連續轉動下去了。易誤易混警示：易誤點：內燃機工作循環的理解關于四沖程汽油機（柴油機）一個工作循環有幾個沖程，活塞往復運動幾次，曲軸轉幾周，對外做功幾次是本節的易誤點。四沖程汽油機（柴油機）一個工

6、作循環完成四個沖程，對外做功一次，曲軸轉動兩周，活塞往復運動兩次。如已知某汽油機的轉速為1800r/min，則曲軸每秒轉30轉，完成15個工作循環，對外做功15次，共完成60個沖程。此規律可巧記為：吸、壓、做、排四沖程，一個循環一次功，曲軸剛好轉兩轉，活塞往復兩次行。14.2熱機的效率知識點1、燃料的熱值（1）燃料燃料的種類：燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、酒精等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。燃料燃燒時能的轉化：燃料的燃燒是一種化學變化，在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能，也就是常說的釋放能量。（2）燃料的熱值在物理學中就用燃料的熱值來表示燃料在完全燃燒時放熱本領的大小。

7、定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。符號：q單位：焦每千克，符號J/kg。熱值的物理意義：熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4×107J/kg，他表示1kg的木炭完全燃燒時所放出的熱量是3.4×107J。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。燃料燃燒放出熱量的計算：如果用m表示燃料的質量，用q表示該種燃料的熱值，用Q放表示燃料完全燃燒時所放出的熱量，則Q放=mq。其中：m的單位是kg，q的單位是J/kg，Q放的單位是J。注意：（1）只有燃料燃燒釋放熱，才能用Q放=mq進行計算，不要與物體溫度降低時的放熱

8、公式Q放=cm(t-t0)混淆。（2）計算時要明確燃料的種類、是否完全燃燒等關鍵詞。由燃料燃燒放出的熱量的計算公式Q放=mq變形可得到，注意公式中每個物理量都有其特殊的物理意義，而不是純粹的數學關系，不能錯誤的認為q與Q放成正比、與m成反比。（3）四點透析燃料的熱值“某種燃料”說明熱值與燃料的種類有關。每種燃料都有明確的熱值，不同燃料的熱值一般不同由此可見，熱值反映了燃料燃燒的某種性質。熱值大，反映相同質量的這種燃料完全燃燒時放出的熱量多，或者說，化學能轉化成的內能多。“完全燃燒”的含義是燒完、燒盡。1kg的某種燃料，只有在完全燃燒時放出熱量的大小才在數值上等于這種燃料的熱值。如果沒有完全燃燒

9、，放出的熱量比按熱值計算出的熱量要小。熱值是燃料本身的一種性質，它只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒、放出熱量多少均沒有關系。對于氣體而言，熱值的單位還常用“焦每立方米”，符號是J/m3。若氣體燃燒單位是J/m3，則計算燃料完全燃燒時放出的熱量用Q放=Vq。其中V的單位是m3，q的單位是J/m3，Q放的單位是J。知識點2、熱機的效率（2）內燃機燃料燃燒能量走向示意圖燃料未能完全燃燒。由于燃料的優劣、內燃機氣缸與活塞的密封程度等原因，熱機不可能使燃料完全燃燒，燃料的化學能不能全部被釋放。廢氣帶走很大一部分能量四沖程內燃機的一個工作循環中，排氣沖程排出氣缸中的廢氣，但此時廢

10、氣的溫度仍很高，內能較多。一部分熱量消耗在散熱上。熱機大部分部件是由金屬制成的，金屬是熱的良導體，將燃料燃燒所釋放的部分熱量傳遞給機體及空氣，所以散熱也是能量損失的一個方面。克服摩擦消耗一部分能量。活塞和曲軸在運動時要克服摩擦做功，這部分能量也要靠燃料燃燒的內能來提供。對外做的有用功。（3）熱機的效率定義：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比。公式：，Q有用是用來做有用功的能量，Q總是燃料完全燃燒放出的能量。（4）熱機效率總小于1的原因由于熱機在工作過程中，總有能量損失，即Q有用總小于Q總，所以熱機的效率總小于1。通常情況下，蒸汽機的效率為6%-15%，汽油機的效率為20%-

11、30%，柴油機的效率為30%-45%。（5）提高熱機效率的主要途徑使燃料充分燃燒；盡量減少熱機部件間的摩擦；在熱機的設計和制造商，采用先進的技術；使用時，注意保養，保證良好的潤滑，合理調理各零件之間的間隙，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的功。（6）廢氣能量的利用在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。例如，熱電站就是人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱的，這種既供電又供熱的熱電站可以大大提高燃料的利用率。易誤易混警示易誤點：熱值概念的理解易誤點辨析：熱值是燃料本身的一種性質，熱值的大小與燃料的種類有關，每種燃料都有確定的熱值，不同的燃料一般由不同的熱值

12、。所以，燃料的熱值只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒均沒有關系。14.3能量的轉化與守恒知識點1、能量的轉化（1）能量的形式多種多樣自然界中存在著各種形式的物質運動，如機械運動、分子熱運動等，每一種運動都有一種能量跟它對應，因此能量的形式有很多種。跟機械運動對應的是機械能，跟分子熱運動對應的是內能。此外，其他形式的能還有電能、光能、化學能、核能等。（2）能量的轉化現象能量轉化摩擦生熱機械能轉化為內能水電站里水輪機帶動發電機發電機械能轉化為電能電動機帶動水泵把水送到高處電能轉化為機械能植物吸收太陽光進行光合作用光能轉化為化學能燃料燃燒時發熱化學能轉化為內能火力發電站化學能

13、轉化為電能太陽能電池光能轉化為電能蓄電池充電電能轉化為化學能太陽能熱水器光能轉化為內能規律總結：自然界中各種形式的能，在一定條件下都可以相互轉化。（3）能量的轉移能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分。在熱傳遞過程中，內能從高溫物體轉移到低溫物體或從物體的高溫部分轉移到低溫部分，這屬于能量的轉移。（4）正確理解能量的“轉化”和“轉移”能量的轉化：能量的轉化是伴隨著物體做功而表現出來的，能的形式發生了改變。如：打鐵時，鐵塊溫度升高，內能增加，是通過做功（打鐵）的方式使機械能轉化成了內能。再如：電爐發熱，是電流做功時使電能轉化成了內能。一種形式的能增加了，肯定有其他

14、形式的能減少了。能量的轉移：能量的轉移指同一種能量從一個物體轉移到另一個物體，或從物體的一部分轉移到另一部分，能量的形式并沒有發生變化。如：熱傳遞時內能從高溫物體轉移到低溫物體。再如：流水推動水輪機轉動，水的機械能轉移到了水輪機上。規律總結：判斷是能量轉移還是能量轉化的方法：明確某一過程前后能量的存在形式是否發生變化，若能量的存在形式發生變化，則為能量的轉化，若能量的存在形式沒有發生變化，則為能量的轉移。知識點2、能量守恒定律（1）能量守恒定律能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不

15、變。這就是能量守恒定律。能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。能量守恒定律是我們認識自然地重要依據，它可以使我們進一步了解自然界各種現象之間的聯系。下面我們來看看太陽能的轉化。太陽光照射到地面上，把地面、空氣、水面曬熱，太陽能轉化為土壤、空氣、水的內能。變熱的空氣上升，使空氣流動而形成風，太陽能轉化成空氣的機械能，水面被曬熱，蒸發出的水蒸氣上升到空中形成云，又以雨、雪等形式落下來，通過江河流入海洋，太陽能又轉化成水的機械能。太陽能的一部分被植物的葉子吸收，發生光合作用，生成各種有機物，太陽能又轉化成植物的化學能。植物作為食物被動物吃掉，植物的化學能又轉化為動物的化

16、學能。人以動、植物為食物，從中獲得了維持生命活動的能量。千百萬年前的植物、動物在地質變遷中轉化成了煤、石油及天然氣，成為我們現代工農業生產和生活中的主要能源。在水力發電站和火力發電站里，水的機械能及煤、石油和天然氣的化學能又轉化為電能。在工廠、街道和家庭中，電能又通過各種用電器轉化成機械能、內能、光能等。（2）機械能守恒與能量守恒的區別機械能的守恒是有條件的沒有能量損失或額外的能量補充。因為機械能守恒是指一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉化時，機械能的總量將保持不變。如果除此之外還存在能量的轉化過程，則說明有機械能與其他形式的能之間的轉化，機械能的總量發生改變，機械能不在守恒。例如：克服摩擦做功，機械能的總量將減少，損失的機械能將轉化為其他形式的能。能量守恒定律的成