第8讲 热值和热机 2021-2022学年苏科版物理九年级上册辅导机构学案（无答案）

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289623520320第八讲
第八讲
255397059055热机和热值
热机和热值
48260167005学习内容
学习内容
78105654051.了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机——内燃机工作过程
及其在历史、现实生活中的应用实例；
2.从能量转化的角度认识燃料的热值；
3.通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念；
1.了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机——内燃机工作过程
及其在历史、现实生活中的应用实例；
2.从能量转化的角度认识燃料的热值；
3.通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念；

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知识梳理
知识梳理
一.物体内能的改变
通过做功可以改变物体的内能。对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，自身内能减少，用做功的方法改变物体内能的过程。
实质上是内能与其他形式的能量之间相互转化过程。
二.热机
利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
1.内能利用的两种方式：加热、做功。
2.内燃机及其工作原理：
　 ①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，
它们分别用汽油和柴油作为燃料。
　②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通
过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
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汽油机 柴油机
3.汽油机和柴油机的异同点：
不同点
相同点
项目
汽油机
柴油机
（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。
（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造
气缸顶部有火花塞
气缸顶部有喷油嘴
点火方式
压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式
压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料
汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物
柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功
做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功
做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率
效率较低20％至30％
效率较高30％至45％
用途
轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具
笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
三.热值
我们把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。单位是：J/㎏。
1.燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：
　　①燃料的种类；
　　②燃料的质量；
　　③燃料是否充分燃烧。
2.燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq。其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
四.热机的效率
热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。
1.热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。
2.提高热机效率的途径：
　　①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。
　　②在使用上，要正确使用，注意保养。
③充分利用废气带走的能量。
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课堂巩固
课堂巩固
1.柴油机工作一个循环需四个冲程，其中由机械能转化为内能的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2.某四冲程内燃机的活塞每秒钟完成15次工作循环，那么（　 ）
A．内燃机的转速是900R/min　 　B．每分钟对外做功900次　
C．每分钟对外做功1800次　 　D．每分钟对外做功15次
举一反三：
【变式】单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有（　 ）
A．吸气、做功和排气冲程　　 B．吸气、压缩和做功冲程
C．压缩、做功和排气冲程 　　D．吸气、压缩和排气冲程
3.如图，表示做功冲程的示意图是（ ）?
　　　　　　　　　　　　　　　
举一反三：
【变式】（多选）在四冲程柴油机的做功冲程中，汽缸内气体的（　　）
A．内能减小 B．质量增大 C．压强减小 D．温度降低
4.某品牌太阳能热水器的容积为100L，其装满水后在太阳的照射下水温从20℃的升高到40℃，不计热量的散失。
（1）求热水器中的水吸收的热量。[水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量？（煤气的热值q=4.0×107J/m3）
举一反三：
【变式】无烟煤的热值大于干木柴的热值，则（ ）
A．烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多
B．要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量
C．烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多
D．煤比木柴含有的热量多
5.一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗柴油14kg，请计算发动机的效率。（柴油的燃烧值为4.3×107J/kg）
举一反三：
【变式】做同样多的功，甲柴油机用3小时，消耗2千克柴油，乙柴油机用2小时，消耗了3千克柴油，则（　 ）
A．甲的功率大，效率高　　 B．甲的功率大，效率低　
C．乙的功率大，效率高　　 D．乙的功率大，效率低
6.如图所示是我国自主研制的 3321 型气垫两栖登陆艇．它的质量为 2.0×105kg，底面积为 500m2．（汽油热值为 4.6×107J/kg）求：
（1）它漂浮在海面上时，受到的浮力是多少？
（2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？
（3）若登陆艇用 3.0×105N 的推进力，以 20m/s 的航速匀速行驶 5min，则登陆艇的推进力做多少功？
（4）行驶 5min 内，耗油 150kg，则发动机的推进效率是多少？（计算结果保留整数）
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7.百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试，某品牌汽车百公里理论油耗为8L，汽车发动机的输出功率为23kW(已知汽油的密度为0.75×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg).试求：
（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）测试时间内发动机所做的功；
（3）该品牌汽车发动机的热机效率。
8.小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW.请运用所学的知识解答下列问题。(汽油的热值为4.6×107J/kg)
（1）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？
（2）汽车发动机的效率是多少？
（3）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？
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课后研习
课后研习
1.下列关于热量、内能与热值说法中，正确的是(　　)
A. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
B. 在热传导过程中，物体向外传递100J的热量，其内能也将减少100J
C. 热传导是改变物体内能的唯一途径
D. 热值大的物体在完全燃烧的情况下放出的热量多
2.下列说法中错误的是(　　)
A. 温度为0℃的物体一定有内能
B. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C. 物体内能增大，可能从外界吸收了热能，也可能外界对物体做了功
D. 烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容大于沙石的比热容
3.关于燃料的热值，以下说法正确的是(　　)
A. 燃料的热值与燃烧情况有关
B. 容易燃烧的燃料热值一定大
C. 煤的热值大于干柴的热值，燃烧煤所放出的热量一定比燃烧干柴放出的热量多
D. 1kg不同的燃料完全燃烧，放出的热量多的其热值大
4.燃烧煤炭易造成环境污染，氢是一种自然界中储量巨大的清洁能源.已知：无烟煤的热值是3.4×107J/kg，氢的热值是1.4×108J/kg.下列说法正确的是(　　)
A. 燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为3.4×107J
B. 完全燃烧1kg的氢，放出的热量为1.4×108J/kg
C. 1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的四倍以上
D. 氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的两倍以上
5.A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA：QB=5：3，它们的热值之比qA：qB=2：3，则两种燃料的质量之比是(　　)
A. 10：9 B. 9：10 C. 5：2 D. 2：5
6.把1kg初温为35℃的水加热到85℃，消耗了10g的煤气，此过程水吸收的热量为 J，加热装置的效率为 (煤气的热值q煤气=4.2×107J/Kg)．
7.南京出租车采用天然气来代替燃油，减小了污染，而且降低运营成本.某出租车在一段时间内消耗了500g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出 J的热量(天然气的热值为4.2×107J/kg).，这些热量可使1吨的水温度升高 ℃.(水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)
8.用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃.已知水的比热容为4.2×103J/(kg? ℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg。求：
（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）燃气灶烧水的效率。
9.某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3(假
设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，天然气的热值为3.2×107J/m3.求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
10.可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，
其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg?℃)，天然气热值q=4.2×107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气锅炉烧水时的效率；
（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰。
11.小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知.(注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示).自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系.他组装了右图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的 相同、及 相同．
（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 ．
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是1203960222250 .利用此实验方法计算出的热值将比真实值 (偏大/偏小).说说你的看法 ．
12.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来 反映的(选“温度计上升示数”或“加热时间”)；
（2）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；需要的测量器材如图所示：还需秒表和 ；
②不同物质吸热的多少是通过 来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)；
③若液体B的比热容是4.0×103J/(kg?℃)，液体A的比热容是 J/(kg?℃)。