(共20张PPT)
第5节
物体的内能
第3课时
浙教版
初中
热机
把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机：汽油机、柴油机
蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等
汽油机
火花塞
气缸
进气门
活塞
连杆
排气门
曲轴
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。机械能转化为内能。
汽油机工作原理
在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
汽油机的特点：
一个工作循环：
活塞：往复两次。
曲轴：转动两周。
完成：四个冲程。
对外做功：一次。
辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。
在一辆汽车的发动机中有多只汽缸，如四只、六只或八只汽缸，每一只汽缸都循环往复地重复“
四个冲程”。
内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。
喷气发动机也是一种内燃机，燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出、从而获得向前的动力。喷气发动机有空气喷气发动机和火箭喷气发动机两种。
空气喷气发动机工作时，需要利用大气中的氧气来助燃，这种发动机常使用在飞机上。
火箭喷气发动机自带燃料和氧化剂，它工作时不需要外界的空气，既可以在大气层外的宇宙空间工作，还可以在水下工作。火箭喷气发动机常用来发射人造卫星和宇宙飞船。火箭喷气发动机的主要成分是燃烧室和喷口，燃料和氧化剂混合后在燃烧室中燃烧，燃气以极高的速度从发动机底部的喷口向后喷出
，从而产生极大的向前推力。火箭喷气发动机按使用的燃料不同，分为固体燃料火箭喷气发动机和液体燃料火箭喷气发动机。
在广大科技工作者的努力下，我国的航空、航天技术得到了飞速发展，火箭及卫星技术已达到了世界先进水平。
喷气发动机：
思考：
1、煤气灶上烧开水时，水壶里的热量从哪里来？
燃料
2、常见的燃料有哪些？
液化气、天然气、汽油、柴油、木柴、氢气…
燃料燃烧时能量如何转化?
化学能转化为内能、光能
为什么火箭用的燃料是氢而不是汽油?
相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量不同。
燃料的热值：
1、概念：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：焦/千克
汽油的热值q汽油为4.6×107焦/千克,表示的意义是
____________________________________________。
1千克汽油完全燃烧时产生的热量为4.6×107焦
3千克汽油完全燃烧时产生的热量为
焦
1.38×108
常用燃料的热值（焦/千克）
燃料
热值
燃料
热值
干木柴
烟煤
无烟煤
焦炭
木炭
酒精
柴油
1.2×107
2.9×107
3.4×107
3.0×107
3.4×107
3.0×107
3.3×107
煤油
氢
煤气（焦/米3）
天然气（焦/米3）
4.6×107
1.4×108
3.9×107
(7.1-8.8)×107
例1：已知酒精的热值是3.0×107焦/千克，则完全燃烧50克酒精放出的热量是多少？
解：
Q=mq=0.05kg×3.0×107J/kg=1.5×106J
50g=0.05kg
答：完全燃烧50克酒精放出的热量是1.5×106J。
例2：完全燃烧2千克烟煤放出的热量可以使质量为多少千克的水温度从20
℃升高到
100
℃(不计热损失)
?
(热值为3×107J/kg)
解：
Q=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J
答：可以使质量为174.4千克的水温度从20
℃升高到
100
℃。
Q=cm(t-t0)=4.3×103J/(kg?℃)×m(100℃-20℃)=6×107J
m=174.4kg
2、热值：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
课堂小结
热机和热值
1、热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
Q
=
m
q
1、把一锅水烧开,说法正确的是(对照热值表)(
)
A.用汽油比用酒精多费燃料
B.用柴油比用无烟煤省燃料
C.用木炭比用干木柴省燃料
D.因为需要的热量不知道,所以不能确定
C
2、一杯煤油倒掉一半，以下说法正确的是（
）
A.比热和热值均不变
B.比热和热值均减少一半
C.比热减少一半，热值不变
D.热值不变，比热减少一半
A
课堂练习
3、2020年是全面建成小康社会目标的实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液化天然气炉。
（1）要将2kg初温为20℃的一壶水恰好加热到100℃，需要吸收多少热量？
（2）若液化天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气？[天然气热值为4.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）]
解：（1）Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J
（2）由η=Q吸/
Q放
Q放=Q吸
/η=
6.72×105J
/40%
=1.68×106J，
V=Q放
/q
=
1.68×106J
/4.2×107J/m3
=0.04m3。
4、近几年来，大连市民陆续使用上了安全、清洁的天然气。某用户在使用天然气灶加热水时，完全燃烧了0.05m3的天然气，将3kg的水从20℃加热到80℃．已知水的比热容是4.2×103J/（kg?℃），天然气的热值是3.6×107J/m3．试求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）该天然气灶加热这些水的效率是多少？
解：（1）Q放=Vq=0.05
m3×3.6×107J/m3=1.8×106J；
（2）Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（80℃-20℃）
=7.56×105J
（3）η=Q吸
/Q放
×100%=7.56×105J
/1.8×106J
×100%=42%
5、英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答：根据图示可知，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。如此反复。
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