第十四章內能的利用本章知識梳理思維導圖1.認識熱機的工作過程，了解內能的利用在人類社會發展史上的重要意義2.認識熱量及其單位，從能的轉化的角度理解燃料的熱值3.知道能量守恒定律，能量的轉化和轉移有一定的方向性，會能量轉化與守恒及其物理現象的簡單分析考綱要求一、熱機：利用內能做功的機器1.內燃機：燃料直接在發動機_________內燃燒產生動力的熱機，叫做內燃機.2.內燃機的工作原理：燃料在汽缸內燃燒，產生高溫高壓的燃氣，把_________能轉化為_________能；然后燃氣推動活塞做功，把_____能轉化為______能.3.內燃機的分類：內燃機分為：_________和_________兩大類，它們分別用汽油和柴油作燃料.知識梳理汽缸化學內汽油機柴油機內機械二、汽油機和柴油機1.汽油機的四個沖程的特點:知識梳理沖程工作示意圖能的轉化相應特點______沖程(1)進氣門打開，排氣門關閉，活塞向______運動（2）吸入汽油和空氣的混合物（柴油機吸入的是空氣）吸氣下知識梳理壓縮沖程（1）進氣門、排氣門都關閉（2）活塞向____運動，壓縮汽油和空氣的混合物（柴油機壓縮的是空氣）____沖程（1）進氣門、排氣門都關閉（2）活塞在高溫高壓的燃氣作用下向____運動（3）點火方式：點燃式（柴油機為壓燃式）排氣沖程廢氣帶走很多上下做功機械內知識梳理____沖程廢氣帶走很多燃氣內能（1）進氣門關閉，排氣門打開（2）活塞向______運動將廢氣排出汽缸（3）廢氣中含有大量有害氣體排氣上2.柴油機和汽油機的區別:知識梳理內燃機汽油機柴油機不同點構造汽缸頂部有_______汽缸頂部有噴油嘴燃料汽油柴油吸氣沖程吸入的是______和______的混合物只吸入______點燃方式點燃式壓燃式火花塞汽油空氣空氣知識梳理不同點效率較低較高應用實例小型汽車、摩托車載重汽車、大型拖拉機相同點都有吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程壓縮沖程能量轉化：都是將______能轉化為______做功沖程能量轉化：都是將______能轉化為______能機械內能內機械三、燃料的熱值1.定義：把某種燃料_________燃燒放出的熱量與其_________之比，叫做這種燃料的熱值.2.單位符號：_________(或J/m3).3.計算公式：（1）固體和液體：Q放=_________.（2）氣體：Q放=_________.注意：熱值只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關.知識梳理完全質量J/kgqmqV四、熱機的效率1.概念：用來做____________的那部分能量，與燃料____________放出的能量之比.2.提高熱機效率的途徑：一是讓燃料盡可能地____________；二是要減少熱量的________；三是設法利用________能量.五、能量的轉化和守恒1.能量的轉化：各種形式的能量都可以在一定條件下相互________.知識梳理有用功完全燃燒充分燃燒損失廢氣的轉化2.能量守恒定律：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量____________.3.任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此，____________造出永動機.知識梳理消滅產生轉化轉移保持不變根本不可能易錯點透析易錯點一對熱值的概念把握不清熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關.【例1】關于燃料和燃料的熱值，以下說法正確的是()A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況無關B.容易燃燒的燃料，熱值一定大知識梳理C.煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量比燃燒干木柴放出的熱量一定多D.為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料易錯提醒：對熱值的概念理解不透，把影響燃料燃燒放出熱量的多少的因素與影響燃料熱值大小的因素相互混淆造成錯解.正解：燃料的熱值是單位質量的燃料完全燃燒放出的熱量多少，只要說熱值，都是在燃料完全燃燒狀態知識梳理下，故選項A正確；燃料是否容易燃燒，是著火點不同，與熱值大小無關，選項B不對；煤的熱值比干木柴大，說明1kg的煤完全燃燒放出的熱量比1kg干木柴完全燃燒放出的熱量多，C選項的說法中不一定完全燃燒，故選項C不對；鍋爐的效率與燃料的熱值高低沒有關系，故選項D不對.答案A知識梳理學以致用1.關于燃料的熱值，以下說法正確的是（）A.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小B.0.5g汽油和2kg汽油，它們的熱值是一樣的C.當燃料未燃燒時，其熱值為零D.煤油的熱值比酒精大，就是說煤油完全燃燒放出的熱量比酒精多知識梳理B易錯點二內燃機的四個沖程的區分判斷內燃機工作在哪個沖程應抓住兩點：一是氣門的開與關；二是活塞的運動方向.有一個氣門關閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，活塞向上運動，排氣沖程；兩個氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，活塞向下運動，是做功沖程.知識梳理【例2】如圖M14-1所示是四沖程汽油機工作的部分沖程示意圖，其中圖是做功沖程，甲圖是沖程.做功沖程中能轉化為能.易錯提醒：觀察活塞運動方向與氣門開關情況.正解：甲圖活塞向上運動，兩氣門都關閉，是壓縮沖程，是靠著慣性工作的，乙圖活塞往下運動，兩氣門都關閉，為做功沖程.答案乙壓縮內機械知識梳理學以致用2.汽車是我們生活中常用的交通工具，汽油機是汽車的動力設備，如圖M14-2所示是四沖程汽油機工作的其中一個沖程示意圖，則此沖程是()A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程D．排氣沖程知識梳理C本章重要考點（一）熱機1.（2017廣西)使汽車獲得動力的沖程是（）A.吸氣沖程 B.壓縮沖程C.做功沖程 D.排氣沖程知識梳理C2.（2017煙臺）如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（）知識梳理C3.（2017江西）在汽油機的做功沖程中，高溫、高壓的燃氣推動活塞運動做功，則下列說法正確的是（）A.燃氣的內能減少，溫度升高B.燃氣的內能增加，溫度升高C.燃氣的內能減少，溫度降低D.燃氣的內能增加，溫度降低知識梳理C4.（2017伊春）下面是汽油機工作時的各個沖程示意圖，其中將機械能轉化為內能的是（）知識梳理B5.（2017綏化)圖M14-3是汽油機一個工作循環的四個沖程，順序排列正確的是（）A.甲、乙、丙、丁 B.乙、丙、甲、丁C.丁、丙、乙、甲 D.丁、甲、丙、乙知識梳理C6.熱機工作時，能量的轉化過程是（）A.熱能→化學能→機械能B.化學能→熱能→機械能C.化學能→機械能→熱能D.化學能→機械能→化學能知識梳理B7.一臺單缸4沖程柴油機飛輪的轉速是1800r/min，則柴油機每秒（）A.完成30個沖程，做功30次B.完成60個沖程，做功60次C.完成60個沖程，做功15次D.完成120個沖程，做功30次知識梳理C8.下列關于汽油機和柴油機的主要區別，其中錯誤的是（）A.柴油機的上部是噴油嘴，汽油機的頂部有火花塞B.在做功沖程中，柴油機的點火方式叫點燃式，汽油機的點火方式叫壓燃式C.柴油機和汽油機一個工作循環都是由4個沖程組成的，壓縮沖程把機械能轉化為內能D.柴油機吸入汽缸的只是空氣，汽油機吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物知識梳理B9.（2017聊城）如圖M14-4所示是四沖程汽油機工作過程中的________沖程；此過程中______能轉化為機械能.10.（2017玉林）人們在冬天常常搓手取暖，這是通過________（填“熱傳遞”或“做功”）的方式來改變物體的內能，這里的能量轉化方式與四沖程汽油機工作時的________（填“壓縮”或“做功”）沖程相同．知識梳理做功內做功壓縮11.四沖程內燃機在一個工作循環中，曲軸轉動______周，燃氣對活塞做功______次.其中只有做功沖程對外_________，其他三個輔助沖程要靠飛輪的_________來完成.若一汽油機的飛輪轉速為2400轉/min，那么該汽油機每秒鐘工作循環有_________次.知識梳理21做功慣性2012.下表是某品牌小轎車的一些技術參數.其中排氣量是指發動機汽缸的工作容積，一般情況下，發動機的排氣量越大，功率越大.空燃比是指汽缸內空氣和燃油的質量比.汽油的熱值表示每千克汽油完全燃燒放出的熱量為4.6×107J.當該發動機以最大功率工作時，汽缸內汽油和空氣的混合密度為1.35kg/m3，1min內高溫高壓的燃氣推動活塞做功2600次.請你計算發動機在最大功率工作時:知識梳理（1）1min內做的有用功.（2）做功一次消耗汽油的質量.（3）發動機的效率.知識梳理車型某品牌轎車排氣量1.8L最大功率75kW空燃比14∶1汽油的熱值4.6×107J/kg知識梳理解：(1)1min內做的有用功W=P·t=75×103W×60s=4.5×106J.(2)因為空燃比是14∶1，所以燃油的質量是整個質量的,由ρ=，可得做功一次消耗汽油的質量m=ρV=1.35kg/m3×1.8×10-3m3×=1.62×10-4kg.知識梳理(3)1min內汽油完全燃燒釋放的熱量Q=1.62×10-4kg×4.6×107J/kg×2600=1.94×107J.發動機的效率η=≈23.2%.本章重要考點（二）熱量、熱值、機械效率計算1．（2016南京）利用如圖M14-5所示的裝置，運用控制變量法，通過觀察現象即可比較酒精和碎紙熱值大?。疄橥瓿蓪嶒灒螅ǎ┲R梳理AA．酒精和碎紙的質量相同，兩只燒杯內水的質量相同B．酒精和碎紙的質量不同，兩只燒杯內水的質量不同C．酒精和碎紙的質量相同，兩只燒杯內水的質量不同D．酒精和碎紙的質量不同，兩只燒杯內水的質量相同知識梳理2.（2016四川）用相同的電加熱器分別對質量相等的A和B兩種液體加熱（不計熱量損失）,如圖M14-6是A和B的溫度隨加熱時間變化的圖象，下列說法正確的是（）A．A的比熱容與B的比熱容之比為2∶1B．A的比熱容與B的比熱容之比為2∶3C．都加熱t時間，B吸收熱量比A吸收熱量多D．A和B升高相同的溫度，B吸收熱量較多知識梳理A3.質量為100kg的水溫度從20℃升高到70℃時，吸收的熱量是_______________J，這些水吸收的熱量相當于完全燃燒__________kg焦炭放出的熱量.［c水=4.2×103J/（kg·℃），q焦炭=3×107J/kg］知識梳理2.1×1070.74.（2016連云港）某家庭需要將50kg、初溫為10℃的水加熱到50℃作為生活用水，他們利用煤氣灶燒水，需要燃燒0.8kg的煤氣.這些水從10℃加熱到50℃需要吸收的熱量為____________J，0.8kg的煤氣完全燃燒放出的熱量為____________J，煤氣灶燒水的效率為_________.［c水=4.2×103J/（kg·℃)，q煤氣=4.2×107J/kg］知識梳理8.4×1063.36×10725%5.（2016蘇州）已知天然氣的熱值為4.2×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）．求：（1）完全燃燒0.04m3天然氣可放出的熱量．（2）某天然氣灶燒水的效率為50%，完全燃燒0.04m3天然氣可使常溫下5kg的水升高的溫度．知識梳理答案：（1）1.68×106J（2）40℃6.（2016涼山）某物理興趣小組的同學，用煤爐給8kg的水加熱，同時他們繪制了如圖M14-7所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線，若在4min內完全燃燒了1.4kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），煤的熱值約為3×107J/kg，求：知識梳理（1）經過4min時間加熱，水所吸收的熱量．（2）煤爐燒水時的熱效率．知識梳理答案：（1）1.68×106J（2）4%7.（2016安徽）某家用轎車，重為1.5×104N，當車以72km/h的速度勻速直線行駛了0.5h，消耗汽油3kg，期間車受到的阻力為車重的0.08倍.已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，在此過程中，求：（1）車通過的路程.（2）牽引力做功的功率.（3）汽車發動機的效率.知識梳理答案：（1）36km（2）2.4×104W（3）31.3％8.（2016孝感）某家庭用燃氣熱水器將質量為100kg、溫度為20℃的自來水加熱到50℃，消耗的天然氣體積為1m3（假設天然氣完全燃燒）.已知水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），天然氣的熱值為3.2×107J／m3．求：（1）天然氣完全燃燒放出的熱量.（2）水吸收的熱量.（3）該熱水器工作時的效率.知識梳理答案：（1）3.2×107J（2）1.26×107J（3）39.4%知識梳理9.（2016天