第1414講講內(nèi)能的利用知識梳理自主測試一二一、熱機(jī)1.能量轉(zhuǎn)化內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.內(nèi)燃機(jī)知識梳理自主測試一二知識梳理自主測試一二二、熱機(jī)的效率1.燃料的熱值(1)意義:表示燃料燃燒時放熱本領(lǐng)的物理量。(2)概念:某種燃料完全燃燒時放出的熱量與其質(zhì)量之比。2.熱機(jī)效率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。3.能量的轉(zhuǎn)化與守恒(1)普遍性:在一定條件下,各種形式的能是可以相互轉(zhuǎn)化的。(2)能量守恒定律:能量既不會憑空消滅,也不會憑空產(chǎn)生,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。知識梳理自主測試1234561.以下機(jī)械屬于熱機(jī)的是()A.杠桿 B.斜面C.洗衣機(jī)D.汽油機(jī)答案:D解析:杠桿和斜面屬于簡單機(jī)械;洗衣機(jī)是利用電能來工作的機(jī)器;汽油機(jī)屬于熱機(jī),故選D。知識梳理自主測試1234562.汽車是我們生活中常用的交通工具,汽油機(jī)是汽車的動力設(shè)備。如圖所示是四沖程汽油機(jī)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.排氣沖程答案:C解析:由題圖可知,在該沖程中,進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞向下運動,火花塞產(chǎn)生電火花,所以屬于做功沖程。知識梳理自主測試1234563.關(guān)于燃料的熱值下列說法正確的是()A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關(guān)B.容易燃燒的燃料的熱值一定大C.煤的熱值比干木柴的大,煤燃燒放出的熱量比干木柴放出的熱量多D.0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的熱值一樣大答案:D解析:燃料的熱值只與燃料的種類有關(guān),與燃料的燃燒情況、是否容易燃燒、燃料的質(zhì)量無關(guān),故選項A、B錯誤,選項D正確;燃料燃燒放出的熱量與是否完全燃燒、燃料的熱值和質(zhì)量都有關(guān)系,因此熱值大的燃料不一定放出熱量多,故選項C錯誤。知識梳理自主測試1234564.關(guān)于能量及能量之間的轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是()A.火山具有內(nèi)能,冰山不具有內(nèi)能B.火箭在加速上升時,機(jī)械能保持不變C.攔河大壩使水位升高,增加了水的重力勢能D.墜落的隕石在空中劃過一道亮光時,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能答案:C知識梳理自主測試123456解析:內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和,任何物體在任何情況下都具有內(nèi)能,故選項A錯誤;火箭在加速上升時,速度增大,高度增加,所以火箭的動能和重力勢能都增大,而機(jī)械能為動能和勢能之和,所以火箭的機(jī)械能增大,故選項B錯誤;物體的重力勢能與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān),在質(zhì)量一定時,高度越高則物體具有的重力勢能就越大,攔河大壩使水的高度增加,水的重力勢能就增加,故選項C正確;隕石在下落時,要克服空氣的摩擦力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為隕石的內(nèi)能,使隕石的內(nèi)能增加,溫度升高,故選項D錯誤。知識梳理自主測試1234565.內(nèi)燃機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為的機(jī)器。四沖程汽油機(jī)工作時,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是沖程。 答案:機(jī)械能壓縮解析:內(nèi)燃機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器;四沖程汽油機(jī)工作時,在壓縮沖程中,活塞對吸入的汽油和空氣的混合物做功,使混合物的溫度升高內(nèi)能增大,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知識梳理自主測試1234566.蓮蓮家的汽車尾部上標(biāo)有“2.0 T”的字樣,其中“T”就是“渦輪增壓”,是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),來帶動同軸的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使汽油燃燒更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大。同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這輛汽車的最低油耗可達(dá)0.2 kg/(kWh)。已知汽油的熱值為4.6107 J/kg。溫馨提示:最低油耗是指燃燒最少的汽油獲得最大有用功的能量;0.2 kg/(kWh)表示獲得1 kWh能量消耗0.2 kg汽油則:(1)0.2 kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為多少?(2)該汽車發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少?(結(jié)果保留整數(shù))知識梳理自主測試123456答案:(1)9.2106 J(2)39%解析:(1)0.2 kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為Q=mq=0.2 kg4.6107 J/kg=9.2106 J。(2)完全燃燒0.2 kg的汽油發(fā)動機(jī)獲得的最大有用功的能量為W有=1 kWh=3.6106 J所以汽車發(fā)動機(jī)的最大效率為121.正確理解熱值的概念燃料的熱值表示1 kg的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。理解熱值的概念,要抓住其中三個關(guān)鍵詞:“1 kg”“某種燃料”“完全燃燒”?！澳撤N燃料”表明熱值是燃料的一種特性,大小只與燃料的種類有關(guān),與燃料的質(zhì)量、燃燒的程度、放熱的多少均無關(guān)。“完全燃燒”就是燃料完全燃盡,即全部參與化學(xué)反應(yīng)后,生成不能再燃燒的物質(zhì)。12【例1】 關(guān)于燃料的熱值,以下說法正確的是()A.燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系,與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B.燃燒1 kg某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C.燃料燃燒時,質(zhì)量越大,熱值越大D.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小解析:燃料的熱值是燃料本身的一種性質(zhì),與燃料是否燃燒、是否完全燃燒、燃料的質(zhì)量等無關(guān),只與燃料的種類有關(guān),故選項A正確,選項C、D錯誤;熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,故選項B錯誤。答案:A12已知甲種燃料的熱值大于乙種燃料的熱值,下列說法正確的是()A.甲種燃料含有的熱量比乙種燃料多B.完全燃燒一定質(zhì)量的甲種燃料,剛好燒開一壺水,那么用同樣質(zhì)量的乙種燃料就不能燒開這壺水C.燃燒相同質(zhì)量的兩種燃料,甲種放出的熱量多D.只要通風(fēng)條件好,供氧充足,乙的熱值可能大于甲的熱值答案:B12解析:選項A的說法暴露出對熱值和熱量兩個概念理解均不正確,熱值是1 kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量,熱量只存在于熱傳遞的過程中,不能說含有熱量;由于甲種燃料的熱值大于乙種燃料的熱值,所以完全燃燒一定質(zhì)量的甲種燃料放出的熱量比完全燃燒相同質(zhì)量的乙種燃料放出的熱量要多,所以選項B對;甲的熱值雖然大,但如果燃燒不充分,它放出的熱量也未必多,所以選項C不對;熱值與燃料的種類有關(guān),跟通風(fēng)條件和供氧情況無關(guān),所以選項D不對。122.關(guān)于熱值和熱量綜合計算問題對于熱值和熱量的綜合計算問題,主要有兩種情況:(1)燃料燃燒時放出的熱量只有一部分被有效利用,在不計熱量損失時,燃料完全燃燒放出的熱量與物體吸收的熱量相等;(2)以內(nèi)燃機(jī)為載體的力、熱綜合計算。12【例2】 全世界石油、煤炭消耗量的迅速增長,導(dǎo)致全球能源危機(jī)加劇。因此,開發(fā)和利用新能源,成為全世界最為關(guān)注的問題之一。張浩家的太陽能熱水器內(nèi)裝有100 kg、25 的水,經(jīng)過一天的照射后,溫度升高了50 ,則水升溫吸收的熱量為J,至少可以節(jié)約煤的質(zhì)量為kg。假設(shè)用煤燒水時有效利用的熱量占煤炭完全燃燒放出熱量的10%,且已知水的比熱容為4.2103 J/(kg),煤炭的熱值是3.0107 J/kg 12解析:c=4.2103 J/(kg),m=100 kg,t=50 水吸收的熱量為Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)100 kg50 =2.1107 J而用煤燒水時有效利用的熱量占煤炭完全燃燒放出熱量的10%,答案:2.11077121212某物理興趣小組的同學(xué),用煤爐給10 kg的水加熱,同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線。若在6 min內(nèi)完全燃燒了2 kg的煤,水的比熱容為4.2103 J/(kg),煤的熱值約為3107 J/kg。求:(1)2 kg的煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量。(2)經(jīng)過6 min時間加熱,水所吸收的熱量。(3)煤爐燒水時的熱效率。答案:(1)6107 J(2)2.52106 J(3)4.2%12解析:(1)已知煤的質(zhì)量和熱值,利用公式Q放=mq可求得煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量Q放=mq=2 kg3107 J/kg=6107 J;(2)由題圖知,經(jīng)過6 min時間加熱,水升高的溫度值t=80 -20 =60 ,利用吸熱公式求水吸收的熱量,Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)10 kg60 =2.52106 J;(3)煤爐燒水時的熱效率