四川省中考物理考点复习教案：第6讲 内能的利用

第6讲　内能的利用　热值1．定义：燃料__完全燃烧__放出的热量与燃料质量的__比值__，叫做这种燃料的热值．2．公式及单位：q＝，变形式为Q＝mq.单位是__焦每千克__，符号是__J/kg__．3．理解：(1)酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示__1__kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107__J__．(2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的__种类__有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系．【提示】　对于气体燃料来说，热值q＝，热值单位为J/m3.　热机1．热机(1)定义：利用__内能__做功的机械．(2)原理：(3)种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等．2．内燃机(1)定义：燃料直接在汽缸内燃烧产生__动力__的热机．(2)分类：汽油机和柴油机．(3)汽油机的四个工作冲程： ①__吸气__冲程进气门②__打开__，排气门③__关闭__，活塞向④__下__运动，汽油和空气的混合物进入汽缸⑤__压缩__冲程进气门和排气门都⑥__关闭__，活塞向⑦__上__运动，将⑧__机械__能转化为⑨__内__能⑩__做功__冲程进气门和排气门都⑪__关闭__，活塞向⑫__下__运动，将⑬__内__能转化为⑭__机械__能⑮__排气__冲程进气门⑯__关闭__，排气门⑰__打开__，活塞向⑱__上__运动，排出汽缸内的废气除了做功冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程都是靠安装在曲轴上的飞轮的⑲__惯性__来完成的　　3.热机的效率(1)定义：热机用来做__有用功__的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比．(2)公式：η＝或η＝(气体)．(3)提高热机效率的途径：①让燃料尽可能充分燃烧，如：将煤粒磨成煤粉，加大送风量等；②利用废气的能量；③机件间保持良好的润滑，减小摩擦．【图片解读】1．如图1所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内的水蒸气推出．此过程中酒精燃烧，酒精的__化学__能转化为__内__能，这部分内能又传递给水，使水的内能增加，温度__升高__，直至沸腾；水沸腾后产生大量水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，即水蒸气的__内能__转化为塞子的动能．图12．如图2所示表示正在进行的是__做功__冲程．在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的内能变__小__，__温度__降低，密度变__小__．图2　能量的转化与守恒1．能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互__转化__的．2．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__．【图片解读】1．如图1所示是小球在地面弹跳的频闪照片，分析图片后可知，小球弹起的高度逐渐减小，同时小球会变热．小球在下落时，它的__重力势__能减小，小球在上升时，它的__动__能减小，小球在弹跳过程中有一部分机械能转化为__内能__．图12．如图2是一种设想的永动机，这种永动机__不能__(填“能”或“不能”)永远运动下去．能量在转化和转移的过程中，能量的总量__保持不变__．　图21．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是(C)A．燃料完全燃烧时，它的热值最大B．没有燃烧的燃料，热值等于零C．燃料燃烧时放出的热量，一定比计算值小D．燃料燃烧时，产生的温度越高，放出的热量越多2．(2019·巴中)下列关于内燃机的说法正确的是(C)A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物B．汽油机汽缸顶部有喷油嘴C．做功冲程中内能转化为机械能D．内燃机功率越大，效率越高3．(2019·南充三诊)生活中的许多现象都与我们学过的物理知识有关，下列说法正确的是(B)A．20 ℃的水一定比80 ℃的水含有的热量少B．划燃火柴是利用做功来改变物体的内能C．人工湖能调节气温是利用水的比热容小D．质量相同的燃料燃烧，热值越大的，放出的热量越多4．(2019·凉山)现有0.028 kg酒精，完全燃烧释放的热量为__8.4×105__J，若这些热量完全被水吸收，可以使10 kg的水，温度从20 ℃升高到__40__℃.[q酒精＝3×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]5．(2019·怀化)某种国产汽车，当它在某平直公路上以20 m/s的速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6 L．当汽车行驶500 s，则汽车消耗的汽油是__0.6__L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N，则汽油机的效率是__25__% (已知汽油的热值是3.3×107 J/L)．6．某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1 m2表面上，每秒钟接收到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验，经多次实验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%.控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2 m2，太阳能热水器内的水的质量为100 kg，水的初温为20 ℃，经8 400 s时间后上升到45 ℃，太阳能热水器内的水吸收的热量是__1.05×107__ J；垂直于太阳光的1 m2表面上，每秒钟接收到的太阳能是__1__250__ J．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]第6讲　内能的利用命题点1　热机及热值的相关计算1．(2019·成都)如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是(A)A．该冲程是做功冲程B．该冲程机械能转化为内能C．这种汽车对环境没有污染D．此发动机的效率可达90%2．(2019·德阳)用天然气烧水，水沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的__做功__冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天然气把3 kg的水从20 ℃加热至刚沸腾时，水吸收了__1.008×106__J的热量．[c水＝4.2×103 J/( kg·℃)]3．(2019·甘孜)汽油机一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、__做功__冲程、排气冲程组成；汽车发动机工作时；常用水作冷却液是利用了水的__比热容__较大的特性．4．(2019·广元)质量为2 kg的水，温度从40 ℃升至60 ℃，会吸收__1.68×105__J的热量．若这部分热量全部由酒精完全燃烧提供，则需要完全燃烧__5.6×10－3__ kg的酒精．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，酒精的热值为3.0×107 J/kg]5．(2018·南充)某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min，在1 s内，汽油机完成了__15__个工作循环．如果汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量__2.3×107__J．(q汽油＝4.6×107 J/kg)6．(2019·绵阳)一个标准大气压下，将质量1.0 kg的水从20 ℃加热到沸腾，水吸收的热量是__3.36×105__J．小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40 kg，自来水进热水器的温度是24 ℃，出热水器的温度是40 ℃，小明这次洗澡消耗天然气__0.1__m3.[已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值是3.2×107 J/m3]．命题点2　热学综合7．(2019·雅安)如图所示的四个情景，下列说法中错误的是(A)A．甲图中厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减小B．乙图中两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力C．丙图中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈D．丁图中进气门和排气门均关闭且活塞向下运动，这是内燃机的做功冲程8．(2019·内江)在热现象中，下列说法正确的是(D)A．冰在熔化过程中，要不断吸收热量，温度同时升高B．一个物体内能增加了，一定是吸收了热量C．新型燃料汽车实现了“零排放”，其效率已达到了100%D．初春培育水稻秧苗时，为了不使秧苗受冻，应该早晨多排水，傍晚多灌水9．(2019·达州)下列关于热现象的说法中正确的是(D)A．物体的温度越高所含的热量越多B．内燃机的做功冲程将机械能转化成内能C．打扫卫生时灰尘飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动D．物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强1．(2018·西宁)古语道：“人要实，火要虚”．此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺．“火要虚”的目的是(D)A．增大可燃物的热值B．降低可燃物的着火点C．能使可燃物完全燃烧D．提高了可燃物的利用率2．如图所示，哪种机器是不可能制造出来的(B)    　  　  　　3．(2019·宁夏)2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年．这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事．其中“点燃木星”将地球推开的过程相当于内燃机的(C)A．吸气冲程  B．压缩冲程C．做功冲程  D．排气冲程4．(2019·绥化)如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是(B)　 A　　　　 　B　　　　　　C　　　　　D5．(2019·南充名校联考)海滨城市昼夜温差较小是因为水的__比热容__较大，而火箭常用液氢作燃料是因为液氢的__热值__较大．6．(2019·宜昌)汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为__内__能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为__电__能并为电池充电，之后电池又可以再次驱动汽车．7．(2019·桂林)我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用“长征三号”丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星．如图所示，“长征三号”丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把__内__能转化为__机械__能．8．汽油的热值为4.6×107 J/kg，现有汽油2 kg，完全燃烧一半，放出的热量是__4.6×107__J，剩余汽油的热值是__4.6×107__J/kg.9．(2019·赤峰)利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝．若从1吨垃圾中能提炼出140 kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为__6.3×109__ J，这些热量可以使__3×104__ kg的水温度升高50 ℃.[水的比热容为4.2×103 J/( kg· ℃)]10．(2019·南充二诊)菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃至180 ℃之间．用天然气将质量为0.02 kg的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收．则菜油吸收了__6×103__J热量，燃烧了__2.5×10－4__m3的天然气．[取c菜油 ＝ 2.0×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4×107 J/m3]11．(2019·兰州)已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/( kg·℃)．(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出多少热量？(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg，初温为25 ℃的水温度加热到多少？(当地的大气压强为1标准大气压)解：(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出的热量：Q放＝Vq＝1.4×10－2 m3×3.8×107 J/m3＝5.32×105 J(2)由η＝可得，水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105 J＝3.192×105 J由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝＝＝20 ℃则水的末温：t＝t0＋Δt＝25 ℃＋20 ℃＝45 ℃    12．(2019·宜昌)前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力(该技术成本很高，目前仍处在试验阶段)，但被曲解为“加水就能跑”．下列对该事件的看法错误的是(D)A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其他能量C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源13．(2019·苏州)如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃．此过程的能量转化方式与汽油机的__压缩__冲程相同．某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4 kg汽油，该汽油机对外做的机械功为__4.6×107__J．(汽油热值为4.6×107 J/kg)14．一台单缸四冲程汽油机，它的转速是1 200 r/min，则其每秒做功__10__次，若其做功冲程工作时活塞一次做功2 000 J，则其功率为__2×104__W.15．(2019·广州)(1)完全燃烧1.4 g酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的__2__倍.0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J，这些热量全部被100 g的液体A吸收，液体的温度升高了50 ℃；完全燃烧1.4 g酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收，液体的温度升高了Δt＝__50__℃(不考虑散热)．(2)现用如图所示装置加热200 g的液体A，燃烧了1.4 g酒精，液体升高的温度小于Δt，有哪些原因会导致这个结果？__加热过程中的各种热损失；燃料没有完全燃烧__．16．(2019·聊城)2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[标准大气压下，c水＝4.2×103 J/( kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg]求：(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量．(2)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收，则水升高的温度．(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得的热量和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间．解：(1)0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.3 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×107 J(2)水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107 J由Q＝cmΔt得，水升高的温度：Δt＝＝＝50 ℃(3)公交车所做的功：W＝Q放＝4.2×107 J由W＝Pt得，公交车行驶时间：t＝＝＝300 s