热机的效率、能量的转化和守恒 知识点 人教版九年级物理全一册

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课题：热机的效率与能量的转化和守恒知识点一：热机的效率 燃料的热值（代表燃料完全燃烧时放出热量的本领）定义：某种燃料完全燃烧放出放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。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、体积无关。公式：Q放＝qm、Q放＝qV① 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）。② 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）。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。火箭常用液态氢做燃料，是因为：① 液态氢的热值大；② 液态氢的体积小，便于储存和运输。燃料的有效利用、热机的效率燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。在实际应用中，燃料很难完全燃烧，所以放出的热量比实际计算出的要少。另外，放出的热量又很难得到全部有效利用，总会有一部分热量损失。例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括：① 未完全燃烧的部分；② 高温烟气带走的热量；③ 被容器、炉具、周围空气等吸收的热量。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。公式：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；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。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%水瓶琴典例强化例1.酒精的热值是3.0×107J/kg，下列说法中错误的是（　　）A．燃烧1kg酒精一定能放出3.0×107J的热量 B．燃烧1kg酒精可能放出少于3.0×107J的热量C．燃烧1kg酒精最多能放出3.0×107J的热量 D．完全燃烧1kg酒精能放出3.0×107J的热量例2.热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是（　　）A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少各种热损失C．尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量 D．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功知识点二：能量的转化和守恒 我们接触过以下形式的能量：机械能、内能、光能、化学能、电能动能和势能属于机械能，“动能或势能转化为其他形式的能量”的说法是错误的。在一定的条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。要点诠释对能量守恒的理解：判断能量的转化，要看能量大小的变化。在某一现象中，如果一种形式的能力在减小的同时，引起另一种形式的能量增大，那么就可以确定这种形式的能量转化成了另一种形式的能量。若发生能量的转移，必有一物体能量减少，另一种物体能量增加，并且能量的形式不变。热传递的过程是内能的转移过程，内能转移的多少等于吸收或放出热量的多少。能量的转化和转移都是有方向性的。永动机不可制成。典例强化例1.学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（　　）A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施B．电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失C．我国应进一步开发利用江河水利资源D．随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器随堂基础巩固1.关于燃料的热值，以下说法中正确的是（　　）A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小2.现代大型运载火箭的燃料采用液氢的原因是具有（　　）A．较高的沸点 B．较高的热值 C．较低的凝固温度 D．较低的沸点3.随着燃煤价格的不断上涨，少数不法商贩将煤矸石（矿井下与煤共生一处的石块）粉碎后掺在优质煤中高价销售给客户，为避免上当，最恰当的方法是检测下述物理量中的（　　）A．密度 B．比热 C．熔点 D．热值4.焦炭的热值为3.0×107J/kg，它的物理意义是 ，完全燃烧 kg的焦炭放出的热量能把50kg水的温度升高60℃。[不计热量损失]。5.为了比较酒精和碎纸片的热值，如图所示，两同规格的烧杯中装有质量相等的水，取质量 （“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧通过比较 ，从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系． 6.用燃气灶烧水，燃烧0.5千克的煤气，使50千克的水从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）0.5千克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。7.液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户。常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃），问：（1）瓶内燃气的热值是多少？（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？课时跟踪训练1.在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（　　）A．机械能一定守恒 B．各种形式的能量都守恒 C．各种形式能的总量一定守恒 D．内能一定守恒2.如图所示，是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花．花盆表面的太阳能电板在光照下，产生电流驱动电动机，使小花左右摆动．下列有关该小花摆动过程中能量转化的描述正确的是（　　）A．叶片将光能转化为化学能B．电动机将机械能转化为电能C．太阳能电板将太阳能转化为电能D．小花将动能转化为化学能3.下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是（　　）A．烧水时，水蒸气顶起壶盖 B．闭合开关后，灯泡发光C．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷 D．给电动自行车的蓄电池充电4.生物质能发电厂通过焚烧植物桔杆获取电能，发电期间的能量转化过程是（　　）A.化学能→内能→电能 B．太阳能→内能→电能 C．太阳能→生物质能→电能 D．电能→内能→化学能5.根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（ ） A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 6.秋千荡起来，如果不继续用力会越荡越低，甚至停止；皮球落地后，每次弹起的高度都会比原来低。在这两个过程中，机械能 了，转化成了 能。机械能是否守恒? ，能的总量是否守恒? 。7.科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”：如果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状，那么当降到原来较低温度时，它会自行恢复到低温时的形状。现用它制成如图所示装置：在可绕圆O转动的均匀轻质圆盘上安装了一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它在温度低时收紧、在温度高时放松。实验表明：当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来。（1）上述装置能否看作是一个“永动机”？为什么？答： , 。（2）发挥你的想象力，提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想（参照示例，另举1例）。示例：用形状记忆合金制作一个“保险丝”，安装在电器内易发热物体附近，当温度过高时，记忆合金就恢复到它高温时的形状，断开电路，防止电器过热。设想：（所提的设想应是制作“保险丝”以外的）。