机械能和内能的相互转化

四、机械能与内能的相互转化 一、做功一、做功改变物体内能的另一改变物体内能的另一种方式种方式二、热机二、热机三、汽油机的工作循环三、汽油机的工作循环四、燃料的热值四、燃料的热值将铁丝快速弯折几次，弯折处有何感觉？做功是改变物体内能的另一种方式弯折处烫手，说弯折处烫手，说明铁丝的内能增明铁丝的内能增加了加了活动12.5：研究做功能否改变物体内能空气压缩引火仪活塞活塞活塞活塞空气空气空气空气棉絮棉絮棉絮棉絮在空气压缩引火仪在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花用小团干燥的棉花用力将活塞下压力将活塞下压现象：你看到 ；2.机械能可以转化为内能 答：筒内空气的温度升高了棉絮燃烧起来了棉絮燃烧起来了分析：所看到的现象说明了什么?内能增大了答：活塞对空气做功，使空气内能增加，活塞 的机械能转化为空气的内能；筒内空气增加的内能从何而来？能量是如何转化？说一说，想一想结论：1.对物体做功物体的内能会 ；3.做功改变内能的实质是能量的转化增加结论：由上述活动可知由上述活动可知:可以改变物体的内可以改变物体的内能。它的实质是：能。它的实质是：做功做功机械能转化为内能机械能转化为内能给自行车车胎打气，气筒发烫机械能转化为内能的现象：机械能转化为内能的现象：古人钻木取火机械能转化为内能的现象：机械能转化为内能的现象：两手相互搓两手相互搓克服摩克服摩擦做功擦做功使机械能转使机械能转化为内能化为内能下滑时下滑时克服摩擦做功克服摩擦做功使机械能转化为内能使机械能转化为内能热传递方式是内能的方式是内能的转移过程，能的形过程，能的形式没有变；式没有变；做功方式是机械能向内能的方式是机械能向内能的转化过程，过程，能的形式已经发生改变。能的形式已经发生改变。做功做功与与热传递热传递在改变物体内能上是在改变物体内能上是等效的等效的。注意：归纳与总结归纳与总结改改变变物物体体内内能能的的方方式式热传递热传递做功做功(内能的转移内能的转移)(能量的转化能量的转化)吸热吸热内能增加内能增加放热放热内能减小内能减小对物体做功对物体做功 内能增大内能增大物体对外做功物体对外做功 内能减小内能减小既然机械能可以转化为内能那么内既然机械能可以转化为内能那么内能可以转化为机械能吗？能可以转化为机械能吗？提出假设提出假设:内能可以转化为机械能内能可以转化为机械能设计实验：在透明塑料盒底部钻一个小孔，设计实验：在透明塑料盒底部钻一个小孔，把电火花发生器的放电管紧紧塞入孔中，把电火花发生器的放电管紧紧塞入孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精。按打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精。按动电火花发生器的按钮。动电火花发生器的按钮。活动12.6：演示点火爆炸实验现象：盒实验现象：盒盖飞出去了盖飞出去了实质：酒精燃实质：酒精燃烧后产生的燃烧后产生的燃气，对盒盖做气，对盒盖做功，燃气内能功，燃气内能减少，转化为减少，转化为盒盖的机械能。盒盖的机械能。结论：1.物体对外做功自身内能会 ；减少 2.内能可以转化为机械能点燃的火药燃烧时内能转化为机械能使爆竹腾空而起内能转化为机械能的应用：火药燃烧时的内能转化为机械能燃料燃烧时将大量的内能转化为机械能推动火箭升空内能转化为机械能的应用：热机的定义：热机是热力发动机的简称。热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。热机的发展历程：第一台带活塞的蒸汽机由法国工程师巴本制成,经英国工程师纽可门和瓦特改进,在工业生产上得到了广泛应用,使人类进入了工业时代.瓦特改良的蒸气机模型最早的蒸汽机车内燃机 由于蒸汽机的效率低,热量损失大,人们设法让燃料在汽缸内燃烧,以燃烧的气体直接推动活塞做功,这就是内燃机,它是第二次工业革命的主角之一.1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机 1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机，即柴油机 涡轮喷气发动机 涡轮喷气发动机使压缩的后的混合气体在燃烧室燃烧,产生剧烈膨胀的气体朝尾部高速喷出,其巨大的反作用力直接成为飞机的推进力.它的特点是功率大!火箭发动机 火箭的工作原理与涡轮喷气发动机十分相似。主要的差别是火箭自带燃料和氧化剂，而喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃机、热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机汽轮机、喷气发动机内燃机：燃料在发动发动机气缸内燃烧产内燃机：燃料在发动发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。生动力的热机叫做内燃机。柴油机和汽油机是最常见的内燃机。柴油机和汽油机是最常见的内燃机。汽油机汽油机的结构图汽油机的结构图火花塞火花塞进气门进气门排气门排气门汽缸汽缸曲轴曲轴连杆连杆活塞活塞汽油机在工作时汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动活塞在汽缸里做往复运动,活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程叫做一个叫做一个冲程冲程.冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程。汽油机的工作过程：看一看，说一说看一看，说一说每个冲程的作用是什么？请你从进气门、排气门的开关情况及活塞的运动方向说一说每个冲程的工作特点。冲程：冲程：进气门进气门 ，排气门排气门 ，活塞活塞 运动。运动。吸气吸气打开打开关闭关闭向下向下吸入汽油和空气吸入汽油和空气 冲程：冲程：进气门进气门 ，排气门排气门 ，活塞活塞 运动。运动。压缩气体使温度升高压缩气体使温度升高机械能转化为内能。机械能转化为内能。压缩压缩关闭关闭关闭关闭向上向上 冲程：冲程：进气门进气门 ，排气门排气门 ，活塞活塞 运动。运动。高温燃气膨胀推动活高温燃气膨胀推动活塞做功塞做功内能转化为机械能。内能转化为机械能。做功做功关闭关闭关闭关闭向下向下 冲程：冲程：进气门进气门 ，排气门排气门 ，活塞活塞 运动。运动。排出废气排出废气排气排气打开打开关闭关闭向上向上2.汽油机的一个工作循环活塞经历_个冲程，曲轴旋转_圈，活塞往复运动_次，燃气对外做_次功。2421想一想：想一想：练一练：一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速1200r/min，则汽油机每秒钟内完成 个冲程，做功 次。提示：提示：汽油机的一个工作循环活塞经历_个冲程，曲轴（飞轮）旋转_圈，活塞往复运动_次，燃气对外做_次功。4010422 11.压缩冲程和做功冲程中的能量是怎样转化的？压缩冲程：机械能转化为内能做功冲程：内能转化为机械能想一想：想一想：3.在汽油机的四冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，那么其他3个冲程是靠什么完成的？飞轮的惯性飞轮的惯性想一想：想一想：为什么打气时气筒的筒壁会发烫？练一练：因为在打气过程因为在打气过程中，一方面，打气筒中，一方面，打气筒的活塞与筒壁上下摩的活塞与筒壁上下摩擦，机械能转化为内擦，机械能转化为内能，使气筒外壁变热；能，使气筒外壁变热；另一方面，活塞也压另一方面，活塞也压缩气体做功，使气体缩气体做功，使气体的内能增大，温度升的内能增大，温度升高，通过热传递也使高，通过热传递也使气筒外壁变热。气筒外壁变热。12.4 机械能和内能的相互转化机械能和内能的相互转化一、做功可以改变物体的内能一、做功可以改变物体的内能1.1.对物体做功，物体内能会增加，对物体做功，物体内能会增加，物体对外做功，自身内能会减少；物体对外做功，自身内能会减少；2.2.做功改变物体内能的实质：内能的转移做功改变物体内能的实质：内能的转移 二、汽油机二、汽油机1.1.汽油机的一个工作循环活塞经历汽油机的一个工作循环活塞经历4 4个冲程，曲轴个冲程，曲轴（飞轮）旋转（飞轮）旋转2 2圈，活塞往复运动圈，活塞往复运动2 2次，燃气对外次，燃气对外做做1 1次功。次功。2.2.压缩冲程：机械能转化为内能压缩冲程：机械能转化为内能 做功冲程：内能转化为机械能做功冲程：内能转化为机械能燃料的热值燃料的热值为什么有的汽车用汽油，有的汽车用柴为什么有的汽车用汽油，有的汽车用柴油？油？猜想：可能是相同质量的不同燃料燃烧猜想：可能是相同质量的不同燃料燃烧时，放出的热量不同时，放出的热量不同实验：实验：用天平称出用天平称出10g的酒精和的酒精和10g碎纸，将碎纸，将它们分别放入两个燃烧器皿中，点燃它们分别放入两个燃烧器皿中，点燃后对质量相等的水加热。使酒精和碎后对质量相等的水加热。使酒精和碎纸充分燃烧，记录加热前后水的温度纸充分燃烧，记录加热前后水的温度实验记录实验记录燃料燃料加热前水加热前水温温/燃料燃尽燃料燃尽后水温后水温水温变化水温变化10g酒精15281310g碎纸15183实验结论实验结论 ：质量相同的不同燃料充分燃：质量相同的不同燃料充分燃烧时，放出的热量一般不相等烧时，放出的热量一般不相等热值热值定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值热值用q表示，单位J/kgQ 放=mq质量为m的燃料完全燃烧时放出的热量Q放=Vq，体积为V的燃料完全燃烧时放出的热量J/立方米热值只与燃料的种类有关