九年级物理下册 第十九章 第五节 热机课件 鲁科版五四制

第五节热机一、热机1.定义：把_____转化为_______的机器。2.内燃机：(1)分类：包括_______和柴油机。(2)一个冲程：活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的_____运动到_______的过程。(3)一个工作循环：包括___个冲程。内能机械能汽油机一端另一端四(4)四个冲程的工作过程：内容冲程图示进气门排气门活塞运动能量转化温度变化_____冲程_____关闭无_____冲程关闭关闭_____能转化为___能内能增加温度升高吸气打开压缩机械内内容冲程图示进气门排气门活塞运动能量转化温度变化_____冲程关闭关闭___能转化为______能内能减少温度降低_____冲程关闭_____无做功内机械排气打开二、燃料的热值1.定义：_____某种燃料_________放出的热量。2.单位：焦每千克,符号_____。三、热机效率1.定义：用来_________的那部分能量,与燃料_____________的能量之比。2.提高办法：(1)采用新技术,使燃料_________。(2)做好润滑保养,减小_____。(3)利用_____的能量。1kg完全燃烧J/kg做有用功完全燃烧放出充分燃烧摩擦废气探究1热机通过分析甲、乙、丙、丁所示的汽油机四个冲程的工作过程,回答以下问题：1.在压缩冲程中,燃料的内能如何变化?能量是如何转化的?提示：在压缩冲程中,进气门和排气门关闭,活塞向上运动,压缩燃料混合物,活塞的机械能转化为燃料混合物的内能,使之内能增加。参考答案：内能增加机械能转化为内能2.在做功冲程中,燃料的内能如何变化?能量是如何转化的?提示：在做功冲程中,燃料在汽缸内燃烧,把化学能转化为内能,产生高温高压的气体,推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功,把内能转化为机械能。参考答案：内能减少内能转化为机械能3.在一个工作循环,有______个冲程,活塞往复运动______次,对外做功______次,曲轴和飞轮转动______周。提示：内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程,每个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周,对外做功一次。参考答案：四两一两4.在内燃机的四个冲程中,______冲程是通过燃气做功完成的,其他三个冲程是靠______来完成的。提示：内燃机要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来,由曲轴通过连杆带动活塞运动,消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程。在做功冲程中,燃气对活塞做功,内能转化为活塞的机械能,并有一部分机械能通过飞轮储存起来,然后依靠飞轮的惯性带动活塞,完成排气冲程及下一个循环的吸气和压缩冲程。参考答案：做功飞轮的惯性【归纳提升】内燃机的能量转化(1)内燃机的原理是把内能转化为机械能。(2)在四冲程内燃机中,只有压缩冲程和做功冲程发生了能量转化。(3)压缩冲程是机械能转化为内能,做功冲程是内能转化为机械能。【拓展延伸】二冲程内燃机二冲程内燃机指两个冲程内完成一个工作循环,曲轴转动两周。首先当活塞在最低点时,进气、排气门都开启,新鲜气体由进气门进入汽缸,并扫除汽缸内的废气,使它们从排气口排出;随后活塞上行,将进气门、排气门均关闭,汽缸内气体开始受到压缩,直到活塞接近最高点时点火或喷油,使汽缸内可燃混合气体燃烧;然后汽缸内燃气膨胀,推动活塞下行做功;当活塞下行使排气门开启时,废气由此排出,活塞继续下行至最低点,完成一个工作循环。【针对训练】(2011·内江中考)如图所示是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图,其中________图是做功冲程,____________图是依靠飞轮的惯性来完成的冲程。【教你解题】分析解题关键点关键点1：分析气门的开关情况。关键点2：分析活塞的运动方向。【精讲精析】四冲程汽油机工作的过程中,燃气推动活塞向下运动的冲程为做功冲程,如题图乙所示;其他的三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的,题图甲是排气冲程,当然也不例外。答案：乙甲探究2热值、热机效率生活中燃料的种类很多,根据生活经验回答下列问题：1.把相同质量、相同温度的水烧开,烧煤和烧木头相比哪个燃料用的少?提示：烧开相同质量、相同温度的水所需的热量相同,因为煤的热值比木头的热值大,故烧煤节省燃料。参考答案：煤2.如何比较不同的燃料完全燃烧时放出的热量?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________我们引入了____________物理量,它表示的物理意义是______________________________________________________________________________________________________。提示：利用控制变量法和转换法,使质量相同的不同燃料完全燃烧放出的热量转化为水吸收的热量,根据水温度的变化进行判断。物理学中用热值来表示1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。参考答案：取质量相同的不同燃料给质量相同、初温相同的水进行加热,使燃料完全燃烧,比较水的温度变化,温度变化大的燃料放出的热量多热值1kg某种燃料完全燃烧放出的热量3.内燃机中的燃料完全燃烧放出的热量______(选填“能”或“不能”)全部用来做功,机械效率______(选填“大于”“等于”或“小于”)100%。提示：内燃机中的燃料燃烧释放出的能量会被废气带走一部分,一部分热量消耗在散热上,还有一部分消耗在克服摩擦力做功上。在热机工作的过程中,热损失是不可避免的,即有效利用的热量总比放出的热量少,所以机械效率总是小于100%。参考答案：不能小于【归纳提升】(1)影响热值的因素。热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧时放出的热量均无关。(2)热量的计算公式。利用热值计算热量的公式为Q放=mq。(3)热机效率的定义及计算公式。利用燃料加热或做功时,有效利用的能量只占燃料完全燃烧时所放出总能量的一部分,这个比值就是热机的效率,一般用公式η=进行计算。WQ有用放【针对训练】关于热机的效率,下列说法中正确的是()A.热机做的有用功越多,效率一定越高B.热机使用的燃料的热值越大,它的效率越高C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高D.热机做功越快,效率一定越高【教你解题】分析题目关键点关键点1：影响热机效率的因素。关键点2：热机效率的定义。【精讲精析】选C。热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比;当热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高;当热机消耗的燃料一定,做的有用功越多,效率就一定越高;故选项A错误,C正确;热机效率与热值无关,如汽油的热值比柴油大,但汽油机的效率一般比柴油机低,故选项B错误;热机做功越快,表示热机的功率越大,与效率无关,故选项D错误。热值的理解及其应用1.热值反映了所有燃料的一种性质,反映了不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小,它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧都没有关系。2.应用：燃料完全燃烧时放出的热量。(1)固体：Q放=mq(热值单位是J/kg)。(2)气体：Q放=Vq(热值单位是J/m3)。【特别提醒】燃料的热值必须是燃料完全燃烧时所放出的热量。如果没有完全燃烧,则放出的热量比同质量的燃料完全燃烧放出的热量少。【典例】(2011·宜昌中考)汽油的热值为4.6×107J/kg,现有汽油2kg,选其中一半完全燃烧,放出的热量是________J,剩余汽油的热值是________J/kg。【精讲精析】热值是燃料的一种性质,燃料的种类不变,燃料的热值不变。现有汽油2kg,选其中一半完全燃烧,即用了1kg,Q放=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J;剩余汽油的热值不变。答案：4.6×1074.6×1071.用酒精灯给试管加热,如图所示。试管口软木塞冲出的过程中,下列说法正确的是()A.水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能增大B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能C.能量的转化与热机压缩冲程的能量转化相同D.试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的【解析】选B。试管口软木塞冲出的过程中,水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,热机的做功冲程也是将内能转化为机械能,故此过程中的能量转化与热机的做功冲程的能量转化相同。所以,水蒸气的内能减小,温度降低,部分水蒸气“遇冷”液化形成小水滴,即“白气”。2.(2013·日照中考)如图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图,其中表示做功冲程的是()【解析】选C。本题考查汽油机工作的四个冲程。在做功冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞在高温高压燃气的作用下向下运动,通过连杆带动曲轴对外做功,通过观察知C选项正确。3.2011年9月29日,我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号F”运载火箭,成功将“天宫一号”目标飞行器送入预定轨道。“长征二号F”运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有()A.较大的热值B.较低的沸点C.较大的比热容D.较高的凝固点【解析】选A。热值是燃料的一种特性,热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时,释放出的热量越多,运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,故选A。4.关于燃料的热值正确的是()A.燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B.燃料的热值与燃料的种类有关C.燃料的热值与燃料的多少有关D.燃料的热值与上面三个因素都有关【解析】选B。热值是燃料的一种特性,它的大小只与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度、质量没有关系。5.(2011·遂宁中考)内燃机一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程,实现将内能转化为机械能的是__________冲程。发动机运行前必须加润滑油,是为了__________。某品牌汽车100km耗油7kg,这些汽油完全燃烧要放出_________J的热量。(汽油的热值q=4.6×107J/kg)【解析】在压缩冲程末,火花塞冒出电火花,将混合气体点燃,混合气体剧烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞向下运动,对外做功。在这个过程中,燃气推动活塞做功,内能减少,温度降低,燃气的内能转化为活塞的机械能。加入润滑油,可减小活塞与汽缸壁之间的摩擦。燃烧7kg的汽油时,由公式可得Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。答案：做功减小摩擦3.22×1086.有台柴油机在一个工作循环中消耗了10g柴油(热值q=3.3×107J/kg),这些柴油完全燃烧产生的热量是_______J;若这台柴油机的效率为40%,则一个工作循环中输出的有用机械能为________J。【解析】m=10g=0.01kg,q=3.3×107J/kg,Q放=mq=3.3×107J/kg×0.01kg=3.3×105J;据η=可得,W有用=Q放η=3.3×105J×40%=1.32×105J。答案：3.3×1051.32×105WQ有用放7.(2011·福州中考)福州首辆油电混合动力公交车于今年3月28日正式上路,这种公交车比普通公交车节能30%以上,百公里仅消耗柴油26kg,这些柴油完全燃烧放出的热量是多少?(柴油的热值q=3.3×107J/kg)【解析】这些柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.58×108J。答案：8.58×108J