第十四章內(nèi)能的利用（知識清單）九年級物理全一冊（人教版）2

第十四章內(nèi)能的利用（知識清單）第1節(jié)熱機一、熱機1.熱機：利用內(nèi)能做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等發(fā)動機都是利用燃燒燃料釋放的內(nèi)能做功的裝置，都是熱機。2.熱機的種類：常見的有蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。3.熱機的工作原理：燃料的化學(xué)能→內(nèi)能→機械能。4.內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。內(nèi)燃機根據(jù)其所使用的燃料分為汽油機和柴油機兩類。二、汽油機1.工作原理：利用汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。2.主要結(jié)構(gòu)：汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。3.工作過程（1）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。（2）四個沖程：汽油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。（3）完成一個工作循環(huán)，活塞往復(fù)運動2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，對外做功1次.（4）汽油機的工作過程沖程名稱進氣門排氣門活塞運動沖程的作用能量轉(zhuǎn)化吸氣沖程開閉向下吸入燃料和空氣的混合物壓縮沖程閉閉向上壓縮燃料和空氣的混合物，使其內(nèi)能增大，溫度升高機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做功沖程閉閉向下火花塞產(chǎn)生電火花，點燃燃料，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，帶動飛輪轉(zhuǎn)動內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能排氣沖程閉開向上排出廢氣3.柴油機與汽油機的異同柴油機的工作過程與汽油機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成一個工作循環(huán)，在一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。柴油機和汽油機構(gòu)造及工作過程的不同點：（1）汽油機汽缸頂部有火花塞，在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體（俗稱“點燃式”）；柴油機汽缸頂部沒有火花塞，只有噴油嘴，在壓縮沖程結(jié)束時，壓縮空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來（俗稱“壓燃式”）。（2）汽油機吸氣沖程吸入空氣和汽油的混合物；柴油機吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有空氣。第2節(jié)熱機的效率一、熱值1.燃料（可燃燒的物質(zhì)）（1）燃料的種類：固體燃料有木柴、煤；液體燃料有汽油、酒精；氣體燃料有煤氣、天然氣等。（2）燃料燃燒時能的轉(zhuǎn)化：燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，燃燒過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．熱值（1）定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。（2）公式：q=EQ\F(Q放,m)Q放是燃料放出的熱量，單位是J；m是質(zhì)量，單位是kg；q是熱值，單位是J/kg。（3）單位：焦/千克，符號J/kg。（4）熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4×107J。熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。（5）燃料燃燒放出熱量：Q放＝qm；（6）氣體燃料的熱值：q=EQ\F(Q放,V)V表示氣體燃料的體積，單位是m；Q表示放出的熱量，單位是J；q表示氣體燃料的熱值，單位使用焦/米3（J/m3）。二、熱機的效率：1.日常生活中的熱效率：η=EQ\F(有效利用的熱量,燃料完全燃燒放出的熱量)=EQ\F(Q有用,Q總)2.熱機的效率（1）用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。（2）公式：。（3）物理意義：熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)。熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，節(jié)約能源。3.提高熱機效率的主要途徑（1）盡量減少各種熱量損失，設(shè)法利用廢氣的能量大型發(fā)電機常常用蒸汽輪機推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。（2）在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù).（3）使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量.4.熱機效率總小于1的原因：因為熱機中用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的總能量的一部分，由于各種能量的損失和燃燒條件的限制，這部分能量一定小于完全燃燒放出總能量，所以有用功的能量與燃燒放出的總能量的比值必然小于1，即熱機的效率一定小于1。第3節(jié)能量的轉(zhuǎn)化與守恒一、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移1.自然界存在著各種不同形式的能量（1）機械能：機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能。（2）內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都具有內(nèi)能。（3）太陽能：太陽能是一種可再生能源。（4）化學(xué)能：各種物質(zhì)都儲存化學(xué)能，如燃料、動物、食物都儲存有化學(xué)能。（5）電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。（4）核能：即原子能。原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化放出的能量。2.能量的轉(zhuǎn)化自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如“鉆木取火”是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；蒸汽機火車是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。3.能量的轉(zhuǎn)移能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分。例如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這些都屬于能量的轉(zhuǎn)移。二、能量守恒定律1.能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。2.對能量守恒定律的理解（1）能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。（2）能量守恒定律包括“能量轉(zhuǎn)化”和“能量轉(zhuǎn)移”兩個方面。3.永動機