(共6张PPT)
第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
学会制作简易热机模型。
制作一个简易的热机模型：
（1）材料准备：一个空易拉罐，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯。
（2）制作步骤：如图所示，向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，将易拉罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。
（3）测试调整：如果扇叶旋转不够快，可以调整 笔尖端 的位置或增加酒精灯的 火焰强度 。
笔尖端
火焰强度
【例】如图所示的实验中，试管中的水沸腾后，能使小叶轮旋转起来。在这个过程中燃料的化学能转化为 内能 并传递给水，水沸腾形成的水蒸气驱动小叶轮转动，最终转化成小叶轮的机械能，这就是 蒸汽机 （选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。
内能
蒸汽机
如图所示，把一个薄壁金属管固定在支架上，管中装些酒精，然后用软木塞塞紧，用皮条缠绕在金属管上，迅速来回拉动皮条，过一会儿会看到软木塞被顶开，管口有“白气”产生。根据实验现象回答下列问题：
（1）来回拉动皮条，使金属管的温度升高，这是通过 做功 的方式改变物体内能。
（2）金属管内酒精温度升高，这是通过 热传递 的方式改变物体内能。
做功
热传递
（3）酒精蒸汽将木塞顶开后，其内能 减少 （选填“增加”或“减少”），转化为木塞的 机械 能。
（4）酒精蒸汽将木塞顶开后，管内温度 降低 （选填“升高”“降低”或“不变”），管口出现“白气”，这是 液化 （选填“汽化”或“液化”）现象。
减少
机械
降低
液化 (共14张PPT)
第十四章 内能的利用
精讲专题 热学计算综合
（第十三章到第十四章）
类型1 内能的转移（热传递）
解题公式：
1. 物体吸收热量的计算公式：Q吸＝ cm（t－t0） ，物体放出热量的计算公式：Q放＝ cm（t0－t） 。
2. 燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q＝ mq 或Q＝ Vq （根据热值的单位选择对应的公式）。
3. 热传递效率的计算公式：η＝ 。
cm（t－t0）
cm（t0－t）
mq
Vq
【例1】天然气热水器将质量为30 kg、温度为15 ℃的水加热到65 ℃，共消耗天然气0.18 m3，此过程通过 热传递 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变水的内能，水吸收的热量是 6.3×106 J，热水器烧水时的效率是 8 5％ 。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）；
q天然气＝4×107 J/m3]
热传递
3×106
87. 5％
【例2】用煤气灶烧水，该煤气灶的效率为20％，燃烧0.5 kg煤气，加热质量为50 kg，初温为20 ℃的水。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107 J/kg。求：
（1）0.5 kg煤气完全燃烧放出的热量；
解：（1）煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝m煤气q煤气＝0.5 kg×4.2×107 J/kg＝2.1×107 J
（2）水吸收的热量；
解：（2）根据η＝可知，水吸收的热量
Q吸＝ηQ放＝20％×2.1×107 J＝4.2×106 J
解：（1）煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝m煤气q煤气＝0.5 kg×4.2×107 J/kg＝2.1×107 J
解：（2）根据η＝可知，水吸收的热量
Q吸＝ηQ放＝20％×2.1×107 J＝4.2×106 J
（3）水升高的温度。
解：（3）由Q吸＝c水m水Δt得，水升高的温度
Δt＝＝＝20 ℃
答：（略）
解：（3）由Q吸＝c水m水Δt得，水升高的温度
Δt＝＝＝20 ℃
答：（略）
【例2】用煤气灶烧水，该煤气灶的效率为20％，燃烧0.5 kg煤气，加热质量为50 kg，初温为20 ℃的水。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107 J/kg。求：
类型2 内能转化为机械能
解题公式：
1. 力做功的计算公式：W＝ Fs ＝Pt；力做功的功率计算公式：P＝＝ ＝Fv。
2. 热机效率的计算公式：η＝ ＝＝。
Fs
【例3】某汽油机工作时的能量损失情况是：气缸散热损失30％，废气带走35％，机械摩擦及其他损耗总和为10％，则该汽油机工作时汽油燃烧释放热量的 25 ％转化为机械能。已知汽油热值为4.6×107 J/kg，若该汽油机消耗2 kg汽油，获得的机械能为 3×107 J；经过不断改进和创新，汽油机的效率 不可以 （选填“可以”或“不可以”）提高到100％。
25
2.3×107
不可以
【例4】快乐假期即将开始，为方便出行，乐乐家新买了一辆燃油小汽车。细心的乐乐发现行驶的速度不相同时，耗油量也不同。当小汽车以90 km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25 kW。若小汽车以最省油的速度行驶270 km，消耗汽油的质量为20 kg，求在此过程中：
（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量；
解：（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq汽＝20 kg×4.5×107 J/kg＝9×108 J
解：（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq汽＝20 kg×4.5×107 J/kg＝9×108 J
（2）小汽车所做的有用功；
解：（2）小汽车行驶的时间t＝＝＝3 h
小汽车所做的有用功W有用＝Pt＝25×1 000 W×3×3 600 s＝2.7×108 J
【例4】快乐假期即将开始，为方便出行，乐乐家新买了一辆燃油小汽车。细心的乐乐发现行驶的速度不相同时，耗油量也不同。当小汽车以90 km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25kW。若小汽车以最省油的速度行驶270 km，消耗汽油的质量为20 kg，求在此过程中：
（3）汽车发动机的效率。（汽油的热值q汽＝4.5×107 J/kg）
解：（3）汽车发动机的效率η＝＝＝30％
解：（3）汽车发动机的效率η＝＝＝30％
答：（略）
【例4】快乐假期即将开始，为方便出行，乐乐家新买了一辆燃油小汽车。细心的乐乐发现行驶的速度不相同时，耗油量也不同。当小汽车以90 km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25kW。若小汽车以最省油的速度行驶270 km，消耗汽油的质量为20 kg，求在此过程中：
类型3 其他形式的能转化为内能
解题公式：
效率公式η＝为通用公式，做题前需要根据题目判断哪些能量为E有用，哪些能量为E总。如【例5】中， 一箱水从20 ℃加热到70 ℃需要吸收的热量 为E有用， 太阳辐射的能量 为E总，然后再利用公式进行计算。
一箱水从20 ℃加热到70 ℃需要
吸收的热量
太阳辐射的能量
【例5】如图所示的太阳能热水器，它的水箱储水质量为120 kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40％，在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1 s内得到的太阳辐射能量约为1 400 J。如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃，需要阳光照射5 h，求：[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）]
（1）一箱水从20 ℃加热到70 ℃需要吸收的热量；
解：（1）一箱水需要吸收的热量
Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×120 kg×（70 ℃－20 ℃）＝2.52×107 J
解：（1）一箱水需要吸收的热量
Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×120 kg×
（70 ℃－20 ℃）＝2.52×107 J
（2）太阳辐射的能量E；
解：（2）由η＝可知，太阳辐射的能量
E＝＝＝6.3×107 J
解：（2）由η＝可知，太阳辐射的能量
E＝＝＝6.3×107 J
【例5】如图所示的太阳能热水器，它的水箱储水质量为120 kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40％，在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1 s内得到的太阳辐射能量约为1 400 J。如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃，需要阳光照射5 h，求：[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）]
（3）热水器上集热器的面积。
解：（3）热水器上集热器的面积
S＝＝＝2.5 m2
解：（3）热水器上集热器的面积
S＝＝＝2.5 m2
答：（略）
【例5】如图所示的太阳能热水器，它的水箱储水质量为120 kg，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40％，在与阳光垂直的地球表面上每平方米在1 s内得到的太阳辐射能量约为1 400 J。如果将整箱水的温度从20 ℃加热到70 ℃，需要阳光照射5 h，求：[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）](共15张PPT)
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
1 知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
2 从能量转化和转移的角度认识效率。
3 列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。@预习思考
预习课本P20～22内容，回答以下问题。
问：骑自行车下坡时，人不蹬脚踏板，车速也会越来越快。请你从能量转化的角度解释这个现象。
答： 当人骑自行车下坡时，总质量不变，高度变低，故其重力势能变小；同时其速度变快，即动能变大，故人骑自行车下坡时重力势能逐渐转化为动能，使人和自行车的重力势能减小，动能增加，所以车速越来越快。
当人骑自行车下坡时，总质量不变，高度变低，故其重力势能变
小；同时其速度变快，即动能变大，故人骑自行车下坡时重力势能逐渐
转化为动能，使人和自行车的重力势能减小，动能增加，所以车速越来
越快。
1. 能量的转化
（1）普遍性：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互 转化 的。请补充下列现象中的能量转化。
①摩擦生热： 机械 能转化为 内 能；
②水电站里水轮机带动发电机发电： 机械 能转化为 电 能；
③电动机带动水泵把水送到高处： 电 能转化为 机械 能；
④植物吸收太阳光进行光合作用： 光 能转化为 化学 能。
转化
机械
内
机械
电
电
机械
光
化学
（2）方向性：我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。
2. 能量守恒定律
（1）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 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 。
（2）方向性：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此， 不可能 （选填“可能”或“不可能”）造出永动机。
消失
产生
转化
转移
保持不变
不可能
考点一 不同形式的能量
【例1】判断下列现象或物质中存在且可被利用的能量形式。（填序号）
①光能 ②机械能 ③内能 ④电能 ⑤化学能
（1）奔流的河水具有 ② 。
（2）发光的白炽灯具有 ①③ 。
（3）煤炭具有 ⑤ 。
（4）崭新的干电池具有 ⑤ 。
②
①③
⑤
⑤
方法点拨：
能量也有不同的形式，如机械运动产生的机械能（动能和势能），分子热运动产生的内能，电磁运动产生的电磁能，化学变化产生的化学能等。
考点二 能量的转移和转化
【例2】以下现象中，伴随着能量转移的是 ②⑤ ，属于能量转化的是 ①③④ 。（填序号）
①煤炭燃烧 ②热水变凉 ③搓手取暖
④摩擦起电 ⑤温度计测温度
②⑤
①③④
【例3】（跨学科·语文）唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来。”从物理学角度来说，“不尽长江滚滚来”揭示着一种能量的转化关系，即 重力势 能转化为 动 能。
重力势
动
方法点拨：
能量转化是一种形式的能转化为另一种形式的能，前后的能量形式不同；而能量转移是能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体，前后的能量形式相同。
考点三 能量守恒定律
【例4】（跨学科·物理学与社会发展）现在很多电动汽车为了节能安装了一套“能量回收装置”，在刹车时该装置可带动发电机发电。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，所产生的电能又可以供给电动机转动，从而永远运动下去，这种观念违背了 能量守恒 定律。在汽车刹车时，轮胎与地面摩擦会产生大量内能，但这些内能是无法自动转化成机械能供汽车运动的，这是因为能量的转移和转化具有 方向性 。
能量
守恒
方向性
方法点拨：
1. 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2. 自然界中的一切热力学过程都具有方向性，如果朝某个方向的变化可以自发发生，则朝相反方向的变化会受到限制，如冰块放到温水中会融化，但融化的水不会自发地重新结冰。这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性。
考点一 不同形式的能量
1. 下列选项关于能量的说法中错．误．的是（ A ）
A. 我们使用的各种家用电器，就是把其他各种形式的能量转化成电能
B. 做机械运动的物体具有能量
C. 利用能量的过程，就是能量转移和转化的过程
D. 电池具有化学能
A
考点二 能量的转移和转化
2. 如图是“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光伏电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯。下列解释合理的是（ C ）
A. 小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
B. 照明灯将电能转化为热能
C. 光伏电池板将光能转化为电能
D. 蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
C
考点三 能量守恒定律
3. 不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图中给出了两个实例，请你做一些补充。圆圈内A的能量形式是 内 能，圆圈内B的能量形式是 电 能，序号⑤的实例有 摩擦生热 。大量事实表明，能量在转化和转移的过程中，能量的总量 不变 （选填“变小”“不变”或“变大”）。
内
电
摩擦生热
不变 (共19张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机
1 了解热机的工作原理。
2 知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。@预习思考
预习课本P25～28内容，回答以下问题。
问：如图所示为我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。点燃艾绒的过程与四冲程汽油机哪个冲程的工作原理相同？
答： 封闭的气体被推杆压缩过程中，推杆对气体做功，气体内能增加，温度升高，达到艾绒的着火点，此过程机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的工作原理相同。
封闭的气体被推杆压缩过程中，推杆对气体做功，气体内能增
加，温度升高，达到艾绒的着火点，此过程机械能转化为内能，与汽油
机的压缩冲程的工作原理相同。
1. 热机
（1）人们发现内能可以做功，由此制造了各种利用内能做功的机械—— 热机 。
（2）热机的种类很多，例如蒸汽机、 内燃机 、汽轮机、喷气发动机等。
（3）燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作 内燃 。它分为 汽油机 和 柴油机 两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
热机
内燃机
内燃机
汽油机
柴油机
2. 四冲程汽油机
示意图 冲程名称 特点 能量转化
① 吸气 冲程 进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，② 汽油和空气的混合物 进入气缸 无能量转化
③ 压缩 冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向④ 上 运动，燃料混合物被压缩 ⑤ 机械 能转
化为⑥ 内 能
吸气
汽油和空气的混合物
压缩
上
机械
内
示意图 冲程名称 特点 能量转化
⑦ 做功 冲程 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向⑧ 下 运动，带动曲轴转动，对外做功 ⑨ 内 能转化
为⑩ 机械 能
排气 冲程 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把 废气 排出气缸 无能量转化
做功
下
内
机械
排气
废气
3. 汽油机和柴油机的比较
内燃机种类 汽油机 柴油机
气缸构造 有① 火花塞 有② 喷油嘴
吸入物质 ③ 汽油和空气的混合物 ④ 空气
点燃方式 点燃式 压燃式
特点 对气体压缩程度较低，整体轻巧、噪声小 对气体压缩程度较高，整体笨重、噪声大
应用 小汽车、摩托车等 载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船等
火花塞
喷油嘴
汽油和空气的混合物
空气
考点一 热机
【例1】下列交通工具用热机获得动力的是（ B ）
A. 纯电动汽车 B. 双燃料汽车
C. 电动平衡车 D. 自行车
【例2】人们制造的各种利用内能做功的机械统称为 热 机，其分为 蒸汽机 、 内燃机 、汽轮机、喷气发动机等。
B
热
蒸汽机
内燃机
方法点拨：
对热机工作原理的理解（物理观念）
将燃料中储存的化学能转化为蒸汽或燃气的内能，然后将蒸汽或燃气的内能转化为机械能。
考点二 四冲程
【例3】如图是四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为（ D ）
A. 甲、乙、丙、丁 B. 丁、丙、乙、甲
C. 甲、丙、乙、丁 D. 丙、乙、丁、甲
D
【例4】如图是四冲程内燃机的某一冲程示意图，该冲程是（ C ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
C
【例5】一台四冲程汽油机的飞轮转速为2 400 r/min，那么该汽油机每秒飞轮和曲轴转 40 圈，完成冲程 80 个，对外做功 20 次，完成 20 个工作循环。
40
80
20
20
方法点拨：
1. 辨认冲程的方法
2. 冲程的相关计算：4个冲程为1个工作循环，完成1个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，对外做功1次。
考点三 汽油机和柴油机的区别
【例6】汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个 火花塞 ，柴油机顶部有一个 喷油嘴 。某内燃机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气，那么它是 柴油机 （选填“汽油机”或“柴油机”）。
火花塞
喷油嘴
柴油机
种类 气缸构造 吸入物质 压缩程度 点燃方式 主要特点
汽油机 顶部有火花塞 汽油和空气的混合物 较低 点燃式 轻巧，效率较低
柴油机 顶部有喷油嘴 空气 较高 压燃式 笨重，效率较高
方法点拨：
汽油机和柴油机的区别（主要利用气缸结构辨别）
考点一 热机
1. 下列设备属于热机的是（ D ）
A. 电热小太阳 B. 电热挂烫机
C. 家庭的地暖 D. 火箭发动机
2. 常见的汽油机和柴油机都是内燃机。从能量转化的角度来看，内燃机是把内能转为 机械 能的机器。我们经常用循环水冷却内燃机，使内燃机降温，是因为水的 比热容 大，带走的热量多。
D
机械
比热容
考点二 四冲程
3. 如图所示，小明将自制的扇叶悬挂在蜡烛上方，点燃蜡烛会使扇叶转动，这是因为蜡烛火焰使附近空气的温度升高、体积膨胀并推动上方扇叶转动。上述能量转化过程与内燃机的 做功 冲程相同，蜡烛燃烧将 化学 能转化为内能。
做功
化学
4. 如图所示，四冲程汽油机正处于 做功 冲程，若该汽油机飞轮转速为1 800 r/min，则汽油机每秒完成 15 个工作循环，对外做功 15 次。
做功
15
15
考点三 汽油机和柴油机的区别
5. 下列关于汽油机与柴油机的说法错．误．的是（ C ）
A. 汽油机与柴油机使用的燃料不同
B. 汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车
C. 柴油机与汽油机除了使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C(共22张PPT)
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
从能量转化的角度认识燃料的热值。
预习课本P30～32内容，回答以下问题。
问：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，可以消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。如图所示是某热机工作过程的“能流图”，请结合能流图谈一谈如何有效地利用能量，减少热量的耗散。
答： 根据能流图可知，应减少热机部件间的摩擦，减少机械散热耗能，同时减少废气带走的热量。
根据能流图可知，应减少热机部件间的摩擦，减少机械散热耗
能，同时减少废气带走的热量。
1. 燃料的热值
（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其 质量 之比。
（2）热值的符号是 q ，单位是 焦每千克（J/kg） 或 焦每立方米（J/m3） 。
质量
q
焦每千克（J/kg）
焦每立方
米（J/m3）
（3）热值的表达式为 q＝ 或 q＝ ，公式中的物理量及其单位如下表：
物理量 （符号） 热值（q） ③ 热量 ④ 质 体积（V）
单位 （符号） ① 焦每千克（J/kg） 或 ② 焦每立方米 （J/m3） 焦耳（J） 千克（kg） ⑤ 立方米
q＝
q＝
热量（Q）
质量（m）
焦每千克
（J/kg）
焦每立方
米（J/m3）
立方米（m3）
（4）物理意义：1 kg（或1 m3）某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值是3.4×107 J/kg，其物理意义是 1 kg的木炭完全燃烧放出的热量为 4×107 J。
1
3.4×107
2. 热机的效率
（1）燃料利用率比较低的原因：①燃料很难 完全燃烧 ；②有效利用的热量比放出的热量要小。
（2）热机中燃料燃烧释放能量的主要流向如图所示。
（3）定义：用来做 有用功 的这部分能量，与燃料 完全燃烧 放出的热量之比。
完全燃烧
有用功
完全燃烧
（4）热机效率的符号是 η ，其表达式为 η＝ ，公式中的物理量及其单位如下表：
物理量（符号） ① 热机效率（η） 有用功（W有用） 热量（Q放）
单位 无单位 ② 焦耳（J） ③ 焦耳（J）
η
η＝
热机效率（η）
焦耳（J）
焦耳（J）
（5）提高热机效率的途径：①让燃料尽可能地 充分燃烧 ；②减少各种能量损失；③设法利用 废气 带走的能量。
充分燃烧
废气
考点一 燃料的热值
【例1】下列关于燃料的热值的说法中正确的有 ③⑤⑥ （填序号）。
①燃料燃烧时，质量越大，热值越大
②燃料的热值与燃料的质量成反比，与燃料完全燃烧放出的热量成正比
③热值与燃料是否完全燃烧无关
④燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
⑤一罐氢气用掉了一半，剩余半罐的热值不变
⑥相同质量的不同燃料完全燃烧后放热越多的，其热值越大
⑦汽油的热值为4.6×107 J/kg，表示1 kg汽油燃烧一定可以放出
4.6×107 J的热量
③⑤⑥
方法点拨：
热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的形状、质量、是否完全燃烧无关（与比热容和密度类似）。
考点二 热值的相关计算
【例2】（2024·广元）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg，水的比热容为 4.2×103 J/（kg·℃）。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 2×109 J；若这些热量完全被水吸收，可使 25×104 kg水的温度从20 ℃升高到100 ℃。
4.2×109
25×104
【例3】某地区学校的食堂用天然气作燃料，用来加热水、蒸米饭、蒸馒头等。已知：水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q＝4.0×107 J/m3。求：
（1）完全燃烧3.15 m3天然气可以释放多少热量？
解：（1）完全燃烧3.15 m3的天然气可以释放热量
Q放＝Vq＝3.15 m3×4.0×107 J/m3＝1.26×108 J
解：（1）完全燃烧3.15 m3的天然气可以释放热量
Q放＝Vq＝3.15 m3×4.0×107 J/m3＝1.26×108 J
（2）这些热量最多可以使多少千克水从25 ℃升高到100 ℃？
解：（2）这些热量最多可以使水从25 ℃升高到100 ℃的质量
m＝＝＝＝400 kg
答：（略）
解：（2）这些热量最多可以使水从25 ℃升高到100 ℃的质量
m＝＝＝＝400 kg
答：（略）
【例3】某地区学校的食堂用天然气作燃料，用来加热水、蒸米饭、蒸馒头等。已知：水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值q＝4.0×107 J/m3。求：Q放＝Vq＝3.15 m3×4.0×107 J/m3＝1.26×108 J
方法点拨：
燃料燃烧释放的热量的计算公式为Q＝mq或Q＝Vq（根据热值的单位选择对应的公式）。若涉及热量的传递，可联系比热容相关公式
（Q＝cmΔt）进行计算。
考点三 热机效率的理解和计算
【例4】关于热机的效率，下列说法中正确的是（ B ）
A. 热机的效率可以等于1
B. 燃料完全燃烧放出的热量不可能全部用来做功
C. 减少热损失对提高热机效率无影响
D. 设法利用废气的能量不能提高热机效率
B
【例5】汽油因热值高常作为内燃机的燃料。已知汽油的热值为
4.6×107 J/kg，完全燃烧50 g汽油所释放的热量是 3×106 J。若发动机获得的机械能是9.2×105 J，则该发动机的效率是 40％ 。
2.3×106
40％
方法点拨：
热机效率可与机械效率进行对比理解。热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，并且热机的效率总小于1。
考点一 燃料的热值
1. 把一杯酒精倒掉一半，则剩下的酒精（ D ）
A. 质量变小，比热容变小，密度不变，热值不变
B. 质量变小，比热容变小，密度不变，热值变为原来的一半
C. 质量、比热容、密度和热值都变为原来的一半
D. 质量变小，比热容、密度和热值都不变
D
考点二 热值的相关计算
2. 氢气能作为航空火箭的燃料，是因为氢气的 热值 大。完全燃烧
2 kg氢气可放出 8×108 J的热量。若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 不变 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（q氢＝1.4×108 J/kg）
热值
2.8×108
不变
考点三 热机效率的理解和计算
3. 下列关于热机效率的说法中，正确的是（ D ）
A. 通过科技创新，采用先进的制造工艺，可以使热机效率达到100％
B. 若汽油机甲的效率高于汽油机乙的效率，则甲消耗的汽油比乙消耗的少
C. 柴油机的效率比汽油机高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D. 保持汽油机机械之间良好的润滑可以提高汽油机的效率
D
4. 如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，可得该内燃机的效率为 30 ％。已知汽油的热值是4.6×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg汽油，该汽车获得的机械能是 ×1 06 J。汽油燃烧不充分时，汽油的热值 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
30
6.9×106
不变 (共13张PPT)
第十四章 内能的利用
第十四章 内能的利用 章末总结
重难点1 能量的转化与守恒
【例1】下列选项可能符合汽车的热机能量流向的是（ D ）
D
【例2】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（ D ）
A. 能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B. 能量守恒定律只适用于能量转化过程
C. “摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D. 按照能量守恒定律，永动机是不存在的
D
重难点2 汽油机的四个冲程
【例3】汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，多数采用汽油机作为发动机。如图是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，下列说法中正确的是（ A ）
A
A. 汽油机通过图丙所示冲程获得动力
B. 图丙所示冲程中没有能量的转化
C. 图丁所示冲程中，内能转化为机械能
D. 一个工作循环过程的正确顺序是乙、甲、丁、丙
重难点3 冲程相关的计算
【例4】如果某汽油机飞轮的转速为3 000 r/min，那么1秒内活塞往复 50 次，完成 100 个冲程，对外做功 25 次，完成 25 个工作循环。
50
100
25
25
重难点4 热值的理解
【例5】关于燃料的热值，下列说法正确的是（ D ）
A. 燃料的热值与燃烧情况有关
B. 燃料越易燃烧，其热值一定越大
C. 热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量越多
D. 火箭用液态氢作为燃料，是因为其热值较大
D
重难点5 热机效率与功率的区别
【例6】做同样的有用功，甲、乙柴油机需要的时间和柴油质量对比如下表，下列说法正确的是（ C ）
柴油机 时间/h 柴油质量/kg
甲 3 5
乙 2 6
C
A. 甲的功率小，效率低
B. 甲做的有用功多，做功快
C. 乙做的总功多，效率低
D. 消耗相同质量的柴油，乙作的有用功多
重难点拨：效率指的是能量的利用率，功率指的是做功的快慢。
重难点6 有关热值和效率的计算
【例7】目前，我国新能源汽车呈现多元化发展，甲醇燃料因成本低、资源丰富等优点在新能源汽车上得到应用。现有一款甲醇汽车以1×104 W的功率匀速直线行驶，汽车的牵引力恒为7.2×103 N，行驶1 km消耗
1 kg甲醇。求：（甲醇的热值为2×107 J/kg）
（1）汽车发动机的效率；
解：（1）1 kg的甲醇完全燃烧释放的热量
Q放1＝qm1＝2×107 J/kg×1 kg＝2×107 J
汽车行驶1 km所做的有用功W有用＝Fs＝7.2×103 N×1×103 m＝7.2×106 J
由η＝可知，汽车发动机的效率η＝＝＝36％
（2）消耗5 kg甲醇能使汽车行驶的时长。
解：（2）5 kg的甲醇完全燃烧释放的热量Q放2＝qm2＝2×107 J/kg×5 kg＝1×108 J
由η＝可知，发动机做的有用功W有用'＝Q放2η＝1×108 J×36％＝3.6×107 J
由W＝Pt可知，该甲醇汽车能够行驶的时间t＝＝＝3 600 s＝1 h
答：（略）
解：（2）5 kg的甲醇完全燃烧释放的热量Q放2＝qm2＝2×107 J/kg×5 kg
＝1×108 J
由η＝可知，发动机做的有用功W有用'＝Q放2η＝1×108 J×36％＝
3.6×107 J
由W＝Pt可知，该甲醇汽车能够行驶的时间t＝＝＝3 600 s＝1 h
答：（略）
