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十四章学案DOC
第十四章内能的利用
第一节热机
【学习目标】
1.知道热机中能量的转化。
2.知道四冲程内燃机的构造和工作原理。
3.了解汽油机和柴油机的主要区别。
【导入】
请举例:
机械能转化为内能
内能转化为机械能
一、热机
小组讨论在这个实验,能量是如何转化或转换的?
在这个实验中燃料的______能通过燃烧转化为____能,又通过______对_____做功,把_____能转化为____能。
总结:
热机是把_________能转化为_________能的装置。
二、汽油机和柴油机
汽油机
柴油机
不同点
构造:
吸气冲程
点火方式
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
一个工作循环活塞往复运动次,曲轴和飞轮转动周,经历冲程、冲程、冲程、冲程,对外做功次。
想想议议:
在四个冲程中,压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化?
1.哪个冲程使汽车获得了动力?
2.哪个冲程排出了汽车的尾气?
3.活塞带动曲轴转动,对外做功一次,活塞往复运动几次?
1.(2012·宜昌)下图中的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的,你认为让汽车获得动力的冲程是()
2.在汽油机的四个冲程中,都发生能量转化的一组冲程是()
A.吸气冲程,压缩冲程B.压缩冲程,做功冲程
C.做功冲程,排气冲程D.排气冲程,吸气冲程
3.汽油机上安装了一个笨重的飞轮,是为了()
A.提高效率B.节省燃料
C.可以做更多的功D.利用飞轮的惯性,完成吸气、压缩、排气三个辅助冲程
4.关于内燃机,下列说法中不正确的是()
A.内燃机的大量使用会造成环境污染B.所有的内燃机都是用汽油作燃料
C.压缩冲程是将机械能转化为内能D.做功冲程是将内能转化为机械能
5.内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能变化的情况是()
A.温度降低,内能减小B.温度不变,内能不变
C.温度升高,内能增大D.温度降低,内能增大
6.四冲程内燃机工作时,机械能转化成内能的冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程
C.做功冲程D.排气冲程
7、柴油机在压缩冲程中,气缸内的空气温度、内能、和体积的变化情况是()
A、温度升高,内能增大,体积减小B、温度升高,内能增大,体积增大
C、温度降低,内能减小,体积减小D、温度降低,内能减小,体积增大.
第二节热机的效率
【学习目标】
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料的热值概念。
2.会查燃料热值表。
能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。
3.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向。
对热机效率有初步认识,能大致说出提高效率的途径。
4.能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响,具有保护环境的意识。
【导入】
蒸汽机虽然在18世纪就已发明,但它从初创到广泛应用,经历了漫长的年月,1765年和1782年,瓦特两次改进蒸汽机的设计,使蒸汽机的应用得到了很大发展,但是效率仍不高。
如何进一步提高机器的效率就成了当时工程师和科学家共同关心的问题。
蒸汽机到底在使用过程中损失了多少能量?
今天,我们就来研究一下什么是热机的效率。
一、燃料的热值
1、定义:
2、热值的单位:
(1)燃料的热值是燃料的一种性。
(2)汽油的热值是,表示
练习:
1、酒精用去一半时剩余酒精的热值是。
没完全燃烧时酒精的热
值3.0x107J/kg(填“大于”“小于”或“等于”)
2、焦炭的热值为3×107J/kg,完全燃烧200g焦炭放出多少焦的热量?
二、热机的效率
1、看图14.2-2,讨论在内燃机中燃料释放的热量都到哪里去了?
2、如何计算热机的效率?
用某锅炉将500kg的水从20℃加热到70℃,燃烧了20kg的烟煤,所用烟煤的热值约为3×l07J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)。
试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)该锅炉烧这些水的效率是多少?
【训练拓展】
1.将一瓶酒倒去一半,剩余酒精的()
A.密度不变,比热容和热值减半B.质量、比热容、热值都为原来的一半
C.比热容不变,热值和密度减半D.比热容、密度、热值都不变,质量为原来的一半
2.少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中高价销售,客户为了不上当,最恰当的方法是检测下列物理量中的()
A.温度B.比热容
C.热值D.质量
3.汽油机的效率往往比柴油机低,这说明()
A.汽油机的功率比柴油机小B.汽油机做的功比柴油机少
C.柴油机消耗柴油多D.柴油机的内能转化为机械能的百分比大
4.用煤炉给水壶中的水加热,2kg的无烟煤完全燃烧产生的热量是。
水壶里的水吸热后,水的内能(填“增加”“不变”或“减少”)。
当水沸腾后,水壶内的水蒸气将壶盖顶起,这一现象表明,水蒸气的内能转化成了壶盖的(无烟煤的热值为3.2×107J/kg)。
第三节能量的转化和守恒
【学习目标】
通过实例了解能量及其存在的不同形式。
能说出一些常见的能量名称,知道自然界有多种形式的能量。
知道能量守恒定律,知道永动机不可能制成。
并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题,能解释一些常见现象中的能量转化问题
【复习巩固】
用锅炉烧水时,将50kg的水由20℃加热到100℃,需要完全燃烧2kg的烟煤。
水的比热容是4.2×l03J/(kg℃),烟煤的热值是3.0×107J/kg。
试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)烟煤放出的热量是多少?
(3)锅炉烧水的效率是多少?
【新课教学】
学生活动:
完成课本P27“想想做做”的四个小实验
1.小组观察,实验发生的现象,讨论其能量转化情况
展示
(1)能转化为能;
(2)能转化为能;
(3)能转化为能;
(4)能转化为能;
综合分析其他实验后得出:
光现象,热现象,电现象与机械运动现象之间都有联系。
2.小组讨论课本P28“想想议议”
能量守恒定律
。
练习理解:
1.如图所示,用酒精灯对带有木塞的试管内的水加热,过一会,管内的水蒸气将木塞冲开,水蒸气的能转化为木塞的能。
2、在热现象中,利用内能做功的过程是过程,做了多少功,就有多少内能转化为等量的其他形式的能量或就有多少其他形式的能量转化为等量的内能,在转化过程中,能量是守恒的。
例如摩擦生热,减少
的等于增加的。
3、热传递的过程是过程。
例如一杯热水与一杯冷水混合,稳定后,热水降温减少了多少内能,冷水变热就会增加多少内能,能量是的。
4、在摩擦生热的现象中,能转化为能;在气体膨胀做功的现象中,
能转化为能;在热传递的过程中,内能从转移到,而能量的总量
5、指出下列现象发生了哪些能量转化?
钻木取火太阳能电池工作
电热水器煤燃烧
水电站水轮机带动发电机发电植物吸收太阳光进行光合作用
第14章单元复习
例1:
图甲乙所示是四冲程汽油机某两个冲程的工作示意图,乙丙两图是我们课堂演示的两个实验。
其中甲图表示的是 冲程, 能转化成 ,与该冲程原理相同的是 实验.乙图表示的是 冲程, 能转化成 ,与该冲程原理相同的是 实验.
例2:
一台大型推土机的推力约为3×104N,匀速推着土总行程达10km,消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。
例3:
甲、乙两台汽油机,甲的效率比乙高,则( )
A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油,甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功,甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
例4:
火力发电厂在整个发电的过程中,能量转化的情况
同步练习
1、热机是利用_________ 燃烧获得的_________ 能转化为_______ 能的机械。
2、如图是内燃机的某一个冲程的工作情况,可以断定是()
A.吸气冲程B.压缩冲程
C.做功冲程D.排气冲程
3、质量为5kg的汽油,用去一半后,剩下的汽油
A、密度、比热容、热值都变为原来的一半
B、密度不变,比热容、热值变为原来的一半
C、密度、比热容、热值均不变
D、密度变为原来的一半,比热容、热值均不变
4、关于热值的概念,下列说法正确的是 ( )
A.任何物体都有热值 B.燃料燃烧时才有热值
C.燃料的热值与燃料是否燃烧无关 D.燃料的热值与燃料是否完全燃烧有关
5、各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化,指出下列情况下能量的转化。
(1)水轮机带动发电机发电
(2)酒精燃烧
(3)电动机带动水泵把水从低处抽到高处
(4) 摩擦生热
(5)植物吸收太阳光进行光合作用
(6)气体膨胀做功
6、一壶中装有质量为2.5kg的水,在液化石油气炉上从20℃加热到100℃。
已知液化石油气炉烧水的效率是50%,求:
(水的比热c水=4.2×103J/(kg·℃),液化石油气的热值是(4.0×107J/kg)
(1)水共吸收了多少热量?
(2)液化石油气完全燃烧放出多少热量?
(3)需要完全燃烧多少克的石油气?
课堂检测
1.用炉火烧水,是用的方法增加水的内能。
热机是把能转化为能的机器。
2.常见的内燃机有和两种。
四冲程内燃机的一个工作循环是由、、和
四个冲程组成的。
在一个工作循环中,曲轴转动周,燃气对活塞做功次。
3、下列事例中,属于机械能转化为内能的是()
A.集热箱内获得内能B.气体膨胀对外做功
C.气体被压缩时,外界对气体做功D.水轮机带动发电机发电
4、现在火箭中用液态氢作燃料,是因为它具有()
A.较小的密度B.较小的比热容C.较低的沸点D.较大的热值
5、柴油机的效率比汽油机高,这是由于[]
A.柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大B.柴油的比热比汽油的比热大
C.柴油机气缸里的燃气产生的压强和温度比汽油机里高
D.柴油的密度比汽油的密度大
6、用某锅炉将500kg的水从20℃加热到70℃,燃烧了20kg的烟煤,所用烟煤的热值约为3×l07J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)。
试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)该锅炉烧这些水的效率是多少?
13.14综合
1、下列事例中属于分子扩散现象的是()
A、春天,柳絮飞扬B、夏天,槐花飘香
C、秋天,黄沙扑面D、冬天,雪花飘飘
2、下列关于温度、内能、热量和做功的说法中,正确的是()
A.物体温度降低,内能一定减少
B.物体吸收热量,温度一定升高
C.温度高的物体把温度传给温度低的物体
D.一个物体温度升高,一定是物体对外做了功
3、质量为3千克的石油,用去1/3后,剩下石油的密度、比热容和热值情况为()
A、密度、比热容变为原来的2/3,热值不变B、密度、比热容不变,热值变为原来2/3
C、密度、比热容和热值变为原来的2/3D、密度、比热容和热值都不变
4、下列关于能量转化的说法中,不正确的是()
A.在砂轮磨刀时,刀的温度升高了,内能转化为机械能
B.陨石进入大气层成为流星时,机械能转化为内能
C.壶中水沸腾时,壶盖不停地跳动,水的内能转化为壶盖的动能
D.用打气筒给车胎打气时,筒内空气内能转移到气筒上,使气筒壁温度升高
5、如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图,下列四组关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列,正确的是()
C、乙、甲、丁、丙D、甲、乙、丙、丁
A、丙、丁、乙、甲B、乙、丁、甲、丙
6.下列说法中正确的是
A.物体在发生物态变化时都要吸热B.热量总是自发地从高温物体传给低温物体
C.物质的比热容与物体的质量有关D.0℃的水结成0℃的冰时,其内能将要增加
7.小王同学分析了四个常见事例中的能量转化,其中正确的是()
A.在汽油机做功冲程,内能转化为机械能
B.电风扇正常工作过程中,电能主要转化为内能
C.电热水器工作中,内能转化为电能
D.跳水运动员在空中下落过程中,动能转化为重力势能
8.对下列常见现象的解释.正确的是()
A.物体热胀冷缩是因为分子的大小随温度的变化而改变
B.破镜难圆,是因为分子间有排斥力
C.花香四溢,是因为分子在不停地运动
D.水往低处流,是因为分子在不停地运动
9.下列数据符合实际的是()
A.水的比热容为4.2J/(kg·℃)B.在一个标准大气压下,水的沸点为100℃
C.汽油的热值为4.6×l02J/kgD.柴油机的效率可以达到99%
10.下列用电器在工作过程中,电能几乎全部转化为内能的是
A.电脑B.电风扇C.洗衣机D.电炉
11.以下情景中,关于能量转化的说法正确的是()
A.钻木取火的过程中,内能转化为机械能
B.电动机在通电转动过程中,机械能转化为电能
C.电磁感应现象中,电能转化为机械能
D.汽油机工作过程中,化学能转化为机械能
12.下列对能量转化分析错误的是
A.水电站主要将机械能转化为电能B.核电站主要将核能转化为电能
C.太阳能热水器主要将太阳能转化为内能D.热机主要将机械能转化为电能
13.分别在冷水和热水中同时注入一滴墨水,
5s后的现象如图3所示,该现象说明
A、只有热水的分子在做热运动
B、热水有内能,冷水没有内能
C、温度越高,分子运动越剧烈
D、扩散只能在液体中发生,不能在气体、固体中发生
14.下列过程中,将内能转化为机械能的是
A.汽油机的压缩冲程B.水蒸气顶起水壶盖的过程
C.小孩沿滑梯下滑的过程D.流星在大气层中穿行的过程
15.关于能源与环境,下列说法正确的是
A.光的应用不会造成环境污染,城市建筑可以随意使用玻璃幕墙
B.彩电、空调、手机等家用电器在使用中,对人和环境不会产生任何不利的影响
C.石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏
D.太阳能是一种既无污染,又取之不尽的新能源
16、下列关于内能的说法中,正确的是
A、物体的比热容越大,内能也越大B、做功和热传递都可以改变物体的内能
C、两杯水中,温度高的水的内能一定较大D、0℃的物体内能为零
17、.我国的民谚、俗语和诗词中往往蕴含着丰富的物理知识。
现列出以下几条民谚、俗语和诗词:
①“潭清疑水浅”;②“墙内开花墙外香”;③“坐井观天,所见甚少”;④“余音绕梁,三日不绝”。
其中,能够用分子不停地做无规则运动解释的是____;能够用光的直线传播解释的是____。
18、人们用冷水冷却汽车发动机,用热水取暖,主要是因为水的____较大。
通常情况下,与同等质量的其他物质构成的物体相比,升高或降低相同温度,水吸收或放出的热量较____(填“多”或“少”)。
19.夏天花香四溢,这是一种现象,说明。
20.冰糖放在热水里,比放在冷水里水变甜的更快,说明。
21.铁棒很难被拉伸说明。
22.将50ml的水和50ml的酒精充分混合,混合后水与酒精的总体积将变小,说明。
23.一个物体吸热后内能将,气体膨胀对外做功时发生的能量转化是能转化为能。
24、天然气灶烧水,燃烧0.5m3的天然气,使100kg的水从20℃升高到70℃.(水的比热容为c=4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为q=7.0×107J/m3).
求:
(1)水吸收的热量Q吸;
(2)0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放;
(3)燃气灶的效率η.
25、用某锅炉将500kg的水从20℃加热到70℃,燃烧了20kg的烟煤,所用烟煤的热值约为3×l07J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg.℃)。
试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)该锅炉烧这些水的效率是多少?
26、用煤气灶把2kg、初温为20℃的水烧到70℃,.已知水的比热容是4.2×103J/( kg•℃),煤气的热值为4.2×l07J/kg,则水吸收的热量为多少?
,若煤气灶烧水的效率为50﹪,则需要完全燃烧多少克的煤气?
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