第14章 内能的利用 巩固基础讲义（无答案）-2023-2024学年人教版九年级物理全一册

第14章 内能的利用 复习
《2023年九年级物理暑假预习课程》
第一：知识归纳
第一节：内能的利用
内能的利用方式
利用内能来加热：实质是热传递。
利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
第二节：热机
热机：
定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机：
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
3、汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是火花塞；
柴油机的气缸顶部是喷油嘴。
②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；
柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；
柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
4、热值
燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。
定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。
单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。
公式：、
①Q＝qm m= q=
Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。
②Q＝qV V= q=
Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。
物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
第三节：热机效率
影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。
有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。
热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。
公式： Q总= Q有用= Q总η
由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。
热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。
提高热机效率的途径：① 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；② 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%
内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。
第二：自主练习
1．汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，下列有关内燃机的说法正确的是（　　）
A．柴油机的吸气冲程吸入的只有空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．柴油机的做功冲程是把机械能转化为内能
2．如图所示，用热水壶烧水至沸腾时，水蒸气会顶开壶盖。热机工作中，与此能量转化相同的冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．下列关于热机的说法中，错误的是（　　）
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．热机是把机械能转化为内能的装置
C．对内燃机不断革新，也不能把气体的内能全部转化为机械能
D．即使没有漏气、也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
4．下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是（　　）
A．热机所用燃料的热值越大，效率越高
B．摩擦生热是利用做功的方式来增加物体的内能
C．物体的内能越大，温度越高
D．热机所用燃料的化学能转化成内能越多，效率越高
5．长征五号火箭发动机采用氢氧发动机，用氢气做燃料获得动力，是由于氢气的（　　）
A．比热容的较大 B．热值高
C．密度大 D．导热性好
6．2020年11月24日凌晨4时30分、我国在文昌发射中心用长征五号运载火箭将嫦娥五号发射升空。下列说法正确的是（　　）
A．用液态氢作燃料是因为氢的热值大
B．火箭离开大气层后，外壳的内能增大
C．火箭发射时将机械能转化为内能
D．火箭加速升空，机械能守恒
7．下列对能量转化的描述不正确的是（　　）
A．蓄电池充电：电能→化学能
B．发电机发电：电能→机械能
C．人骑自行车：化学能→机械能
D．内燃机工作：化学能→内能→机械能
8.不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如摩擦生热，将机械能转化为______能；电动机带动水泵把水送到高处，______能转化为机械能。
9.汽车发动机用水循环降温，这是因为水具有较大的________，如图所示，如果四冲程汽油机飞轮转速为3000r/min，这一冲程能量转化是_______，该汽油机每秒钟对外做功_______次。
一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油，若这台汽油机的效率为30%，则这些汽油完全燃烧输出的有用机械能为_______J；若该汽油机的转速为3000r/min，1s内对外做功________次。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
2021年10月16日，搭载神舟十三号的火箭成功发射，当火箭加速上升时，火箭燃料的___________能转化为燃气的内能；当火箭在大气中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会___________（选填“不变”“增大”或“减小”），这是通过___________（填“热传递”或“做功”）的方式改变物体的内能。
图中是某四冲程内燃机工作循环中的______冲程，此内燃机1秒内对外做功20次，则飞轮转速是______r/min。
汽车己成为我国普通百姓的交通工具，汽油机是汽车的常用动力设备。如图，汽油机在该冲程的能量转化是___________能转化为___________能，该汽油机飞轮转速2400r/min，则汽油机1 min做___________次功。
为抗击疫情，医疗人员经常用酒精消毒。在消毒过程中，房间里充满了酒精的气味，这是______现象。酒精的热值是3.0×107 J/kg，酒精灯里装有20g酒精，若完全燃烧掉一半，则放出的热量是______J，剩余部分酒精的热值是______J/kg。
如图为汽油机的______冲程，为提高汽油机效率应______（填“换热值更大燃料”或“使燃料充分燃烧”），若飞轮转速为1200r/min，则汽油机每秒能完成______个工作循环。
将一瓶酒精放入到冷水中，酒精温度降低时，酒精内能______，酒精热值______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是2400r/min，则该汽油机每秒钟完成______ 个冲程，对外做功______次。
有50kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则液化气全部完全燃烧放出的热量是_______J，若放出的热量有80%被利用，在标准大气压下可把_________kg的水从20℃加热至沸腾[c水=4.2×103J/（kg ℃）]。
某四冲程内燃机的转速是3000r/min，它1s内完成___________个冲程。某型号汽车发动机效率为30%，行驶20min消耗4L汽油，已知汽油热值q=4.0×107J/m3，这一过程该发动机输出机械功是________J。
如图，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
（1）为了得到质量相同的水和煤油，需要的测量工具是______；
（2）根据实验数据，小虎作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象，如图丁。观察图丁，写出一种比较比热容大小的方法：______；煤油和水的比热容之比是______；
（3）接下来比较酒精和煤油热值，小虎通过质量相同的燃料完全烧尽后水升高的温度来比较热值大小，烧杯中水的质量应该______（选填“大”或“小”）一些，原因是______；
（4）小龙同学选择用两种燃料将甲、乙两个装置中的水均加热至相同温度，她试图通过测量______来反映这两种燃料热值的大小关系；
（5）实验室备有酒精温度计、煤油温度计和水银温度计（玻璃泡中液体质量相等），几种测温物质的相关数据如下表所示，为了减小热损失对实验的影响，应该选择______温度计。
测温物质 酒精 煤油 水银
比热容[] 2×103 2.1×103 0.14×103
标准气压下沸点（℃） 78 180~310 356.7
小虎家使用的是燃气热水器，已知燃气的热值为4.0×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。在一个标准大气压下，小虎用热水器给初温为15℃的水加热到45℃，共获得40L的热水，用去0.2m3燃气。计算：
（1）这些燃气完全燃烧放出的热量；
（2）40L水升温吸收的热量；
（3）小虎家热水器的热效率。