中考物理 基础知识手册 第十四章 内能的利用.doc

第十四章 内能的利用知识网络构建高频考点透析序号考点考频1内燃机的四个冲程2热值的公式及热量的计算3影响热机效率的因素4能量的转化和守恒知识能力解读（一）内能的利用1利用内能来加热物体，如用热水袋取暖，用燃料燃烧放出的热来做饭。2利用内能来做功。如汽油机、柴油机等利用燃料燃烧释放的内能转化为机械能。（二）热机热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，所有热机在工作时能量转化的过程是相同的，即燃料燃烧使化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。因此，热机就是利用内能来做功的机器，或者说热机就是把内能转化为机械能的机器。内燃机是最常见的热机，其燃料汽油或柴油是在它的汽缸内燃烧的。在汽缸内燃烧汽油的称为汽油机，燃烧柴油的称为柴油机。燃料在汽缸里面燃烧时生成高温、高压的燃气，用来推动活塞做功。（三）汽油机和柴油机 1汽油机的工作过程冲程名称吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程示意图进气门开闭情况打开关闭关闭关闭排气门开闭情况关闭关闭关闭打开活塞运动方向向下向上向下向上冲程的作用吸入汽油和空气的混合物压缩汽油和空气混合物，使其压强增大，温度升高在压缩冲程末，火花塞放电点燃燃料，产生高温高压燃气。高温高压燃气推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动排出废气能的转化无能量转化压缩汽油和空气的混合物，机械能转化成内能燃料燃烧，化学能转化成燃气的内能；燃气推动活塞做功，内能转化成机械能无能量转化联系每个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，完成个做功冲程在个工作循环中，只有做功冲程燃气对外做功，其他3个辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成，不但不做功，还要消耗机械能2汽油机与柴油机的比较 内燃机项目汽油机（如图）柴油机(如图)构造汽缸顶部有火花塞汽缸顶部有喷油嘴燃料汽油柴油吸气冲程汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物柴油机在吸气冲程中只吸入空气压缩比压缩冲程末，气体体积被压缩为吸进体积（汽缸体积）的压缩冲程末，气体体积被压缩为吸进体积的点火方式压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式做功冲程做功冲程中燃气压强可达到3050个大气压，温度达2 0002 500，高温高压气体推动活塞做功做功冲程中燃气压强可达50100个大气压，温度达1 7002 000，高温高压气体推动活塞做功效率效率低，20%30%效率较高，30%45%应用机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等 （四）燃料的热值1燃料燃烧获得内能燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。2热值的概念某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。由于燃料的成分不同，相同质量（比如1kg）的不同种类的燃料在完全燃烧时放出的热量不同，这种不同就用热值来区别。所以，热值反应燃料的燃烧特性。热值大，反映1kg的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，或者说化学能转化成的内能多。综上所述，热值和密度、比热容等物理量一样，是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、放热多少、燃烧时间长短、燃料是否完全燃烧都无关。3热值的单位：J/kg，读作焦每千克。某些气体燃料热值的单位用J/m3。4公式：由热值的定义得，则。对于某些气体来说，则。5热值表示的物理意义：，它表示1 kg的焦炭完全燃烧放出的热量是；，它表示1 m3的煤气完全燃烧放出的热量是。（五）效率1热效率：，其中指有效利用的热量，E指总能量。如果是炉子，则E为燃料完全燃烧放出的热量(E=Q总=qm)；如果是太阳能热水器，则E为太阳光照射到热水器上的总能量；如果是电热器，则E为电流做功放出的热量(E=W=UIt)。2热机的效率：，其中指用来做有用功的能量，指燃料完全燃烧释放的能量。（六）能量转化与守恒能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，宅只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。注意： (l)能量转化和守恒定律是自然界中普遍定律之一。(2)通过做功可以使能量转化，做功越多能量转化越多；通过热传递可以使能量转移。转化和转移是不一样的：能量转化过程中，能量的形式发生变化；能量转移过程中，能量的形式不变。（七）永动机1定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。2永动机研制失败的原因：它违背了能量守恒定律。解题方法技巧（一）判断四个冲程的方法判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向，具体情况如下表所示。冲程进气门排气门活塞运动方向吸气冲程打开关闭向下运动压缩冲程关闭关闭向上运动做功冲程关闭关闭向下运动排气冲程关闭打开向上运动（二）如何确定能量的转化和转移“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；而“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。要判断某一过程中发生了怎样的能量转化或转移，首先要明确这一过程中能量的形式有没有改变，然后分析消耗了什么能量，获得了什么能量或者能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。跨越思维误区（一）对热值概念的理解不透热值等于单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量。其大小取决于燃料的种类，是燃料本身的一种性质。（二）不能正确理解能量守恒定律及能量的转移与转化能量守恒定律是自然界中的普遍定律之一。发生能量转移时，能的形式不变；发生能量转化时，能的形式一定变化。物理思想方法比较归纳法柴油机和汽油机虽都属于内燃机，但它们在构造和工作过程中有明显的区别，所以在学习这部分内容时，要用比较归纳法加以区别。汽油机在汽缸顶部有火花塞，而柴油机没有，但有喷油嘴，并且汽油机上的火花塞与柴油机上的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末。在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的只有空气。在压缩冲程中，柴油机的温度更高，压强更大，因此导致它们的点火方式不同。中考考点链接（一）中考考点解读（一）中考考点解读本章围绕汽油机、柴油机的构造和工作原理，考查内燃机工作过程中的冲程识别，各冲程的特点和能量转化情况。能量守恒定律的内容及生活现象中能量的转化和转移，特别是有关能量转化的判断在各地中考题中经常出现，通常的题型有填空题、选择题、计算题等。（二）中考典题剖析1内燃机冲程的能量转化2热量的综合计算