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2018届中考九年级物理基础知识手册:第十四章 内能的利用

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第十四章内能的利用 知识网络构建
? ?种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机等 ? ? ? ?结构 ? ? ?汽油机 ? ? ? ?工作过程 ? ?热机 ? ? ? ? ?结构 ?内燃机 ? ? ? ? ? ? ?柴油机 ?工作过程 ? ? ?能量转化 ? ? ? ? ? ? ? ? ?定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 ? ? ? ? ?热值 ?单位:J/kg ? ? ? ? ?公式:Q放 ? mq,Q放 ? Vq ? 气? ? ? ? ? ?定义 ? ? ? 内能的利用 ? ? ?热机的能量损失 ? ? ? W ?热机的效率 ? ?公式:? ? 有 ? ? Q放 ? ? ? 热机的效率 ? ? ? ?炉子的效率:? ? Q吸 ? ? ? ? Q放 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?提高效率的措施 ? ? ? ? ?各种能量的转化 ? ?能量的转化和守恒 ?能量守恒定律的内容 ? ? ?永动机 ? ? ?

高频考点透析 序号 1 2 3 4 考点 内燃机的四个冲程 热值的公式及热量的计算 影响热机效率的因素 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 考频 ★★ ★★★ ★★★ ★★

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 排气门开闭 情况 活塞运动方 向

打开 关闭 向下

关闭 关闭 向上

关闭 关闭 向下 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 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

关闭 打开 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

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

无能量转化

联系

①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 ②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 构造 燃料 吸气冲程 压缩比 汽油机(如图) 汽缸顶部有火花塞 汽油 汽油机在吸气冲程中吸入的 是汽油和空气的混合物 压缩冲程末,气体体积被压缩 为吸进体积(汽缸体积)的 柴油机(如图) 汽缸顶部有喷油嘴 柴油 柴油机在吸气冲程中只吸入空气 压缩冲程末,气体体积被压缩为吸 进体积的

1 1 ~ 22 16

点火方式

做功冲程

1 1 ~ 9 6 压缩冲程末,火花塞产生电火 压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出 花点燃燃料,称为点燃式 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 做功冲程中燃气压强可达到 做功冲程中燃气压强可达 50~100 30 ~ 50 个大气压,温度达 2 个 大 气 压 , 温 度 达 1 700 ℃ ~ 2 000℃~2 500℃,高温高压气 000 ℃,高温高压气体推动活塞做 体推动活塞做功 功
效率低,20%~30% 机体轻便,主要用于汽车、飞 机、摩托车等 效率较高,30%~45% 机体笨重,主要用于载*怠⒒ 车、轮船等

效率 应用

(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。 Q放 Q放 4. 公式: 由热值的定义得 q ? , 则 Q放 ?m 对于某些气体来说,q ? , 则 Q放 ?V q 。 q 。 m V 5.热值表示的物理意义: q焦炭 ? 3.0 ? 107 J/ kg ,它表示 1 kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是
3.0 ? 107 J ; q煤气 ? 3.9 ? 107 J / m3 ,它表示 1 m3 的煤气完全燃烧放出的热量是 3.9 ? 107 J 。

(五)效率

1.热效率: ? ?

? 100% ,其中 Q有用 指有效 E 利用的热量,E 指总能量。如果是炉子,则 E 为燃料

Q有用

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: ? ?
W有用 Q总 ? 100% ,其中 W有用 指用来做有用功的能量, Q总 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 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下运动 向上运动 向下运动 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*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



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