第14课时　内能的利用 物理课件PPT

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一、热机1.能量转化内能转化为机械能。2.内燃机
二、热机的效率1.燃料的热值(1)意义:表示燃料燃烧时放热本领的物理量。(2)概念:某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比。2.热机效率用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。3.能量的转化与守恒(1)普遍性:在一定条件下,各种形式的能是可以相互转化的。(2)能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它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。
1.下图是汽油机上工作的四个冲程的示意图,其中表示做功冲程的是(　　)答案:C解析:A中进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程,不符合题意;B中两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,不符合题意;C中两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,火花塞喷出电火花,是做功冲程,符合题意;D中排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程,不符合题意。
2.下列说法正确的是(　　)A.内燃机是利用电能做功的机械B.内燃机在做功冲程把内能转化为机械能C.内燃机在压缩冲程把内能转化为机械能D.随着技术的进步,内燃机的效率能达到100%答案:B解析:内燃机是利用内能来做功的机器,故A错误;做功冲程是高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能,故B正确;压缩冲程活塞向上运动,压缩气体对气体做功,将机械能转化为内能,故C错误;内燃机在工作时,废气会带走一部分热量,燃料不可能完全燃烧,克服部件之间的摩擦会消耗能量等,所以热机的效率不可能达到100%,故D错误。
3.下图是四冲程汽油机工作过程的一个冲程,该冲程将　　　　能转化为　　　能。 答案:内　机械解析:从题图中可以看出,气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程,此冲程是将内能转化为机械能。
4.某燃气热水器工作时,燃烧产生热量的功率为20 kW,水温升高25 ℃时,每分钟出水量为10 L。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。求:(1)1 min内水吸收的热量;(2)热水器的效率。答案:(1)1.05×106 J　(2)87.5%
1.正确理解热值的概念燃料的热值表示某种燃料完全燃烧时放出的热量与质量之比。理解热值的概念,要抓住其中两个关键词:“某种燃料”“完全燃烧”。“某种燃料”表明热值是燃料的一种特性,大小只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧的程度、放热的多少均无关。“完全燃烧”就是燃料完全燃尽,即全部参与化学反应后,生成不能再燃烧的物质。
【例1】 关于燃料的热值,以下说法正确的是(　　)A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小解析:燃料的热值是燃料本身的一种性质,与燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关,只与燃料的种类有关,故选项A正确,选项C、D错误;热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量,故选项B错误。答案:A
已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,下列说法正确的是(　　)A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多B.完全燃烧一定质量的甲种燃料,刚好烧开一壶水,那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水C.燃烧相同质量的两种燃料,甲种放出的热量多D.只要通风条件好,供氧充足,乙的热值可能大于甲的热值答案:B
解析:热量只存在于热传递的过程中,不能说含有热量,所以选项A错;由于甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,所以完全燃烧一定质量的甲种燃料放出的热量比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出的热量要多,所以选项B对;甲的热值虽然大,但如果燃烧不充分,它放出的热量也未必多,所以选项C不对;热值与燃料的种类有关,跟通风条件和供氧情况无关,所以选项D不对。
2.关于热值和热量综合计算问题对于热值和热量的综合计算问题,主要有两种情况:(1)燃料燃烧时放出的热量只有一部分被有效利用,在不计热量损失时,燃料完全燃烧放出的热量与物体吸收的热量相等;(2)以内燃机为载体的力、热综合计算。
【例2】 全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长,导致全球能源危机加剧。因此,开发和利用新能源,成为全世界最为关注的问题之一。张浩家的太阳能热水器内装有100 kg、25 ℃的水,经过一天的照射后,温度升高了50 ℃,则水升温吸收的热量为　　　　J,至少可以节约煤的质量为　　　　kg。〔假设用煤烧水时有效利用的热量占煤炭完全燃烧放出热量的10%,且已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤炭的热值是3.0×107 J/kg〕 
解析:水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃=2.1×107 J而用煤烧水时有效利用的热量占煤炭完全燃烧放出热量的10%,答案:2.1×107　7
某物理兴趣小组的同学,用煤炉给10 kg的水加热,同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3×107 J/kg。求:(1)2 kg的煤完全燃烧产生的热量。(2)经过6 min时间加热,水所吸收的热量。(3)煤炉烧水时的热效率。答案:(1)6×107 J　(2)2.52×106 J　(3)4.2%