第14讲内能的利用在广西中考中,本讲内容重点考查燃烧燃料放出热量的计算和冲程的判断及能量的转化；热机效率的计算,热机的应用.一般以选择题、填空题、计算题出现.考试说明1.从能量转化的角度认识燃料的热值；2了解热机的工作原理,了解内能的利用在人类发展史上的重要意义；3.通过事例,认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以相互转化；4.认识能量守恒定律,能列举日常生活中能量守恒的实例；5.能从能量转化和转移的角度认识热机效率.热值定义燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的________,叫做这种燃料的热值单位________,符号是_______公式理解①酒精的热值是3.0×107J/kg,表示______________________________________________________②热值是燃料本身的一种特性,它与燃料的________有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系【提示】对于气体燃料来说,热值q=Q/V,热值单位为“J/m3”.热机定义把______能转化为_________能的机器原理种类蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等内燃机定义燃料在气缸内燃烧产生动力的热机分类汽油机和柴油机工作过程每个工作循环分为四个冲程：______冲程、_______冲程、______冲程和________冲程一个工作循环中只有_______冲程是靠燃气推动活塞做功,其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的_________来完成压缩冲程中_______转化为________,在做功冲程中,_________转化为__________热机效率定义热机用来做____________的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比公式η=×100%能量流向提高热机效率途径①让燃料尽可能充分燃烧,如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；②利用废气的能量；③机件间保持良好的润滑、减小摩擦7\n【提示】能量守恒定律不同于机械能守恒定律.所有的能量转化和转移过程,都遵循能量守恒定律,而机械能守恒是有一定条件的.能量的转化与守恒能量的转化和守恒内容能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式______为其他形式,或者从一个物体______到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量_______________说明①能量的转化和转移都是具有方向性的②能的转化是通过物体做功来实现的.能的转化过程中,能量的形式发生了改变③能的转移过程中能量的形式没有发生变化命题点1 热机 (2022·贵港)如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（）A．该冲程是压缩冲程B．该冲程中活塞向上运动C．该冲程是内能转化为机械能的过程D．该冲程是机械能转化为内能的过程汽油机的四个冲程，可根据气阀和活塞的状态判断是哪个冲程．当气阀都关闭，且活塞下行时是做功冲程，结合汽油机冲程的特点，根据电火花是否打火来判断是不是做功冲程．压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的．在做功冲程中将内能转化为机械能；而在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能增大，机械能转化为气体的内能． 1．(2022·柳州)热机工作过程分四个冲程：吸气、压缩、________、排气，其排放的气会对环境造成污染．图是世界上一架无燃料、零排放、能环球飞行的“阳光动力2号”飞机，它是通过17000余块太阳能电池把________能转化为电能从而获得动力的．2．(2022·崇左)汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，在压缩冲程中，________能转化为________能．3．(2022·桂林)如图所示，是汽油机的做功冲程，此过程是将内能转化为________能．热机的发展和应用推动了社会的进步，但也带来一些负面影响，请举出一例：________________________________________________．命题点2 热值、热机效率的计算 (2022·玉林、防城港)在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为________(填“化学能”或“内能”)．7\n如果一辆汽车行驶时消耗汽油10L，那么这些汽油完全燃烧能放出________J的热量．(汽油的密度为0.7×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg)在燃料燃烧时放出热量多少的计算常用公式：(1)Q放＝mq，此公式用于计算液体或固体燃料放出的热量；(2)Q放＝qV，此公式用于计算气体燃料放出的热量． 4．(2022·贵港)小林家的太阳能热水器某天使200kg的水温度升高40℃，则这些水吸收的热量为________J，这些热量相当于完全燃烧________m3的煤气放出的热量．[煤气的热值约为4×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]5．(2022·绵阳)莲莲用电热水壶烧水，她突发奇想，想测量该电热水壶的烧水效率．她査看了该电热水壶的铭牌如图所示，然后装了1L水，测出水的初始温度为25℃，接通电源，让它以额定功率工作，测量出水烧开用时5min50s，则在一个标准大气压下，把电热水壶中的水烧开，水需要吸收________J的热量，该电热水壶的烧水效率为________．[ρ水＝1.0×103kg/m3,c水＝4.2×103J/(kg·℃)]电热水壶铭牌型 号：MK－10DO3A额定电压：220V额定功率：1kW装水容量：1L6．(2022·桂林)认识自然，亲近自然．初春学校组织学生到桂东北的猫儿山山脚下一农庄进行社会实践活动，小明携带一个质量为1kg的合金锅、一台如图甲所示的便携式丁烷气炉(内置一瓶新的燃气，参数如表所示)，爱探究的小明通过手机上网查到便携式燃气炉的热效率为30%，丁烷气体的燃烧效率为90%，野炊地水的沸点为96℃，测出当地水的温度为26℃.[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，锅的比热容为0.8×103J/(kg·℃)]品名便携式丁烷气炉质量1.88kg(不含气瓶)型号WZL－168－A尺寸343×284×113mm用途野外用点火方式电子点火使用燃气液化丁烷气燃气消耗量150g/h(最大火力时)气瓶规格(尺寸/容量)品名总质量净质量主要成分热值神州354g250g丁烷9×107J/kg(1)完全燃烧0.1kg的丁烷气体可以放出多少焦耳的热量？(2)需多少焦耳的热量，才能使合金锅内2kg的水温度升高50℃？7\n(3)如果燃气炉以最大火力工作，一瓶燃气最多能持续燃烧1.4h，这样能够把质量为多少千克的水烧开？(最后结果保留1位小数)．命题点3 能量的转化与守恒 (2022·河池)图示是核电站工作的流程图，关于流程图中各装置的能量转化，下列说法错误的是（）→→→A．核反应堆将核能转化为内能B．蒸汽轮机将机械能转化为内能C．发电机将机械能转化为电能D．各种用电器将电能转化为其他形式的能能量的转化有方向性，判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量． 7．(2022·南宁一模)如图是某地使用的“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是（）A．光电池板是将电能转化为光能B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能C．照明灯是将内能转化为电能D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能8．(2022·玉林一模)下列关于能量转化说法正确的是（）A．水力发电——内能转化为电能B．柴油机做功冲程——内能转化为机械能C．手机充电——电能转化为机械能D．点燃木柴烧水——内能转化为机械能9．(2022·玉林、防城港)下列对能量转化的描述不正确的是（）A．摩擦生热属于机械能转化为内能B．发电机工作属于电能转化为机械能C．光合作用属于光能转化为化学能D．蓄电池充电属于电能转化为化学能一、选择题1．(2022·济南)如图所示的实验．下列说法不正确的是（）7\nA．这个实验说明物体内能可用来对外做功B．对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加C．此过程中蒸汽内能转化为木塞的机械能D．这个实验基本反映出了热机的工作原理2．(2022·长沙)目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具——冲击钻．冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔．冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（）A．内能转化为机械能B．内能转化为电能C．只有机械能和内能的转化D．有电能、机械能和内能的转化3．(2022·贺州)汽车油箱的汽油用掉一半后，关于油箱内汽油的说法正确的是（）A．它的质量变为原来的一半B．它的密度变为原来的一半C．它的热值变为原来的一半D．它的比热容变为原来的一半4．(2022·南宁)下列关于热学知识的说法，正确的是（）A．做功冲程是汽车获得动力B．烧开水是通过做功的方式增加水的内能C．汽油机的效率可以达到100%D．端午粽子飘香，说明分子间存在引力5．(2022·扬州)下列图形中，属于内能转化为机械能的是（） A．滑下楼梯 B．弯折铁丝 C．做功冲程 D．压缩点火6．(2022·株洲)如图表示四冲程内燃机的某个冲程示意图，这个冲程是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程7．(2022·福州)如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧．从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点．不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球（）7\nA．受到的弹力始终不变B．运动过程动能一直增大C．运动过程机械能不变D．在b点时重力等于弹力8．(2022·成都)关于能源、能量，下列说法不正确的是（）A．能源是人类物质生活、社会经济发展的基础B．太阳能、风能、地热能等是目前正在努力研究、开发的新能源C．根据能量守恒定律，能量不会消灭，但可以创造D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能二、填空题9．(2022·贵港三模)酒精灯里有100g酒精，若燃烧掉一半，则剩余酒精的比热容________，热值________．(填“变大”“不变”或“变小”)10．(2022·汕尾)走近加油站，会闻到一股汽油味，这是因为汽油分子在________；完全燃烧10kg汽油可以放出________J的热量(汽油的热值为4.6×107J/kg)；汽油机是把内能转化为________能的动力设备．11．(2022·来宾)汽油机的四个冲程分别为吸气、压缩、做功、排气冲程．如图所示是________冲程．在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能会________．第11题图 第12题图12．(2022·泰州)如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能________，这与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成________个工作循环．三、综合应用题13．(2022·柳州模拟)小东和同学去高山上野营时，使用铁锅烧水煮饭．他们用铁锅把2kg的水从20℃加热到90℃水就沸腾了，后又煮了好久共消耗了10kg的干木柴，但饭吃起来还是不够熟．[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，干木柴的热值为1.2×107J/kg]求：(1)干木柴完全燃烧放出的热量．(2)2kg的水从20℃加热到90℃吸收的热量．(3)燃烧干木柴对环境有什么影响？就小东他们煮饭不够熟，请你给小东提个建议．14．(2022·百色)小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，如图所示．经查阅资料，小明了解到以下信息：“该车如以80km/h的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为780N，百公里油耗：8L/100km”．(温馨提示：“百公里油耗：8L/100km”是指汽车行驶100km，需要消耗8L汽油)7\n已知：1L＝10－3m3，汽油密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油热值q＝4.6×107J/kg.请你运用所学过的知识解答下列问题：(1)8L汽油质量是多少kg?(2)完全燃烧8L汽油所放出的热量是多少J？(计算结果保留1位小数点)(3)该车以80km/h的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少？第14讲 热机及其效率 能量的转化和守恒考点解读考点1 比值 焦每千克 J/kg ①1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J②种类考点2 内 机械 吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性 机械能 内能 内能机械能 有用功 废气带走 机械损失 散热损失考点3 转化 转移 保持不变各个击破例1 C题组训练 1.做功 太阳 2.机械 内 3.机械 排放尾气造成环境污染(或造成交通事故等合理答案都可)例2 内能 3.15×108题组训练 4.3.36×107 0.84 5.3.15×105 90% 6.(1)Q放＝mq＝0.1kg×9×107J/kg＝9×106J；(2)Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃＝4.2×105J；(3)燃气炉以最大火力工作时，燃气消耗的质量为m气＝0.15kg/h×1.4h＝0.21kg，由题知，甲烷气体的燃烧效率为90%，则燃气燃烧时所放出的热量：Q1＝Q放×90%＝m气q×90%＝9×107J/kg×0.21kg×90%＝1.701×107J，又知道便携式燃气炉将其燃气燃烧所放出能量的30%供给水加热，则水吸收的热量：Q2＝Q1×30%＝1.701×107J×30%＝5.103×106J，由Q吸＝cmΔt得能烧开水的质量：m水＝＝≈17.4kg.例3 B题组训练 7.B 8.B 9.B整合集训1．B 2.D 3.A 4.A 5.C 6.C 7.D 8.C 9.不变 不变 10.扩散 4.6×108 机械 11.做功 增大 12.增大 压缩 1200 13.(1)干木柴完全燃烧放出的热量：Q放＝qm木＝1.2×107J/kg×10kg＝1.2×108J；(2)水吸收的热量：Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(90℃－20℃)＝5.88×105J；(3)燃烧干木柴会带来大气污染；因为沸点随气压的减小而降低，高山上气压小，水的沸点降低，铁锅里的水尽管沸腾了，但是温度比较低，饭还是煮不熟，所以应该使用高压锅．14．(1)m＝ρV＝0.7×103kg/m3×8×10－3m3＝5.6kg；(2)Q＝mq＝4.6×107J/kg×5.6kg≈2.6×108J；(3)W＝Fs＝780N×100×103m3＝7.8×107J，η＝W/Q×100%＝7.8×107J/2.6×108J×100%＝30%.7
