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1、初三物理内能与热机课件第1页，共45页，编辑于2022年，星期五内内能能和和热热量量内能内能热量热量燃料的热值燃料的热值定义定义:改变物体内能的途经改变物体内能的途经定义定义单位单位公式公式定义定义单位单位第2页，共45页，编辑于2022年，星期五内能内能:1、定义、定义:物体分子动能和势能的总和。物体分子动能和势能的总和。2 2、内能与物体的质量、温度、状态、体积等因素、内能与物体的质量、温度、状态、体积等因素 有关有关3 3、内能与温度的关系：、内能与温度的关系：同一物体，温度越高，内能越大同一物体，温度越高，内能越大 物体的温度越高，内能越大物体的温度越高，内能越大第3页，共45页，编辑
2、于2022年，星期五改变内能的途径：改变内能的途径：1 1、做功（能量转化）、做功（能量转化）对物体做功，物体的对物体做功，物体的会会内能增大内能增大（其他形式的能转化为内能）（其他形式的能转化为内能）物体对外做功，物体的内能物体对外做功，物体的内能会会减小减小（内能转化为其他形式的能）（内能转化为其他形式的能）第4页，共45页，编辑于2022年，星期五2 2、热传递（能量的转移）、热传递（能量的转移）物体吸热，内能增加，温度不一定升高；物体放物体吸热，内能增加，温度不一定升高；物体放 热，内能减小，温度不一定降低。热，内能减小，温度不一定降低。（晶体熔化和凝固过程）（晶体熔化和凝固过程）物体
3、间发生热传递的条件：物体间存在温度差。物体间发生热传递的条件：物体间存在温度差。结果：热平衡（末温相等）结果：热平衡（末温相等）物体间在发生热传递时：物体间在发生热传递时：Q Q吸热吸热=Q=Q放热放热第5页，共45页，编辑于2022年，星期五比比热热容容定义定义单位单位物理意义物理意义热量的计算热量的计算第6页，共45页，编辑于2022年，星期五比热容：比热容：定义：单位质量的某种物质温度升高定义：单位质量的某种物质温度升高1 1 所所吸收的热量，叫做这种物质的比热容。吸收的热量，叫做这种物质的比热容。比热容用字母比热容用字母 C C 表示表示单位：单位：J/(kgJ/(kg.)第7页，共4
4、5页，编辑于2022年，星期五物理意义：物理意义：比热容表示物体吸热或放热的能力；比热容表示物体吸热或放热的能力；比热容也表示物体温度变化的能力比热容也表示物体温度变化的能力;o分析分析:质量相同的物体变化相同的温度，比热容越大，质量相同的物体变化相同的温度，比热容越大，吸收（放出）的热量越多；或者质量相同的物体吸吸收（放出）的热量越多；或者质量相同的物体吸收（放出）相同的温度，比热容越大，温度变化越收（放出）相同的温度，比热容越大，温度变化越小。小。第8页，共45页，编辑于2022年，星期五公式：公式：Q=C Q=C m m t tQ Q 表示吸热（放热）表示吸热（放热）C C 表示比热容表
5、示比热容m m表示物体的质量表示物体的质量 t t 表示物体温度的变化表示物体温度的变化第9页，共45页，编辑于2022年，星期五规律方法指津：规律方法指津：1、内能与机械能的关系理解：、内能与机械能的关系理解：两者都与物体的运动有关，都描述物体的运动状态。内能是由物体内分子无规则运动的动能和分子势能决定，它与物体内分子运动情况无关，而机械能是由物体的整体运动状态和物体间相对位置决定的，它与物体内分子运动的情况无关。由此可见，内能和机械能从不同角度描述了物体的运动状态。内能和机械能可以相互转化，但内能和机械能又是相互独立的，同一物体既可以有机械能又可有内能；当机械能发生变化时，内能不一定变化；
6、当内能发生变化时，机械能不一定变化；第10页，共45页，编辑于2022年，星期五2、正确理解放映热的物理量：温度、内能、热量、正确理解放映热的物理量：温度、内能、热量温度是物体的冷热热程度，一般请款下，物体温度升高，分子运动速度加快，内能增加，所谓热量是物体热传递过程中，吸收或放出内能度多少，一般情况下，物体吸收热量内能增加，放出热量内能减小，内能和热量的单位相同。物体吸热内能增加，但温度不一定升高。例如：晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度不变；第11页，共45页，编辑于2022年，星期五3、计算题的解题思路和方法、计算题的解题思路和方法计算题在本章所占的内容不太多，但由于公式涉及的物理量较多
7、，题目常有一定的难度和一定的数量。常用的解题方法有直接代入发和比例法。第12页，共45页，编辑于2022年，星期五课堂练习：课堂练习：1、下列说正确的是：、下列说正确的是：（）A.开水比冰块含有的热量多开水比冰块含有的热量多 B.温度越高的物体放出的热量越多温度越高的物体放出的热量越多C.烧开一壶水比烧开半壶同样温度的水吸收的热量多烧开一壶水比烧开半壶同样温度的水吸收的热量多D.以上说法都不对以上说法都不对第13页，共45页，编辑于2022年，星期五2、质量、初温度都相同的水和铁块吸收相同的热量后彼此接触时：、质量、初温度都相同的水和铁块吸收相同的热量后彼此接触时：（）A热量从铁块传给水热量从
8、铁块传给水B热量从水传给铁块热量从水传给铁块C温度从铁块传给水温度从铁块传给水D温度从水传给铁块温度从水传给铁块A A第14页，共45页，编辑于2022年，星期五 3 3 3 3用盐水腌蛋，过一段时间后蛋会变咸，这是用盐水腌蛋，过一段时间后蛋会变咸，这是用盐水腌蛋，过一段时间后蛋会变咸，这是用盐水腌蛋，过一段时间后蛋会变咸，这是_现象，这种现象，这种现象，这种现象，这种现象说明构现象说明构现象说明构现象说明构 成物质的大量分子在做成物质的大量分子在做成物质的大量分子在做成物质的大量分子在做_ _ _ _ _运动，相比较而言，煮茶叶蛋时运动，相比较而言，煮茶叶蛋时运动，相比较而言，煮茶叶蛋时运动
9、，相比较而言，煮茶叶蛋时 ，蛋很快就，蛋很快就，蛋很快就，蛋很快就会咸，这说明了会咸，这说明了会咸，这说明了会咸，这说明了_ _._._._.4 4 4 4现代火箭利用液态氢作燃料是因为现代火箭利用液态氢作燃料是因为现代火箭利用液态氢作燃料是因为现代火箭利用液态氢作燃料是因为_5 5 5 5燃料燃烧的过程是燃料燃烧的过程是燃料燃烧的过程是燃料燃烧的过程是_能转化为能转化为能转化为能转化为_能的过程，能的过程，能的过程，能的过程，_是人类使用的最大量的一种能量，获得的主要途径是是人类使用的最大量的一种能量，获得的主要途径是是人类使用的最大量的一种能量，获得的主要途径是是人类使用的最大量的一种能量
10、，获得的主要途径是_._._._.扩散扩散永不永不停息的无规则停息的无规则温度越高，分子无规则运动温度越高，分子无规则运动越剧烈越剧烈氢的热值较大氢的热值较大化学化学内内太阳能太阳能热传递热传递第15页，共45页，编辑于2022年，星期五6 6 6 6内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的冲程是内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的冲程是内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的冲程是内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的冲程是_，把内能转化为，把内能转化为，把内能转化为，把内能转化为_的冲程是的冲程是的冲程是的冲程是_冲程冲程冲程冲程.7 7 7 7煤油的热值是煤油的热值是煤油的热值是煤
11、油的热值是4.6104.6104.6104.6107 7 7 7J/kgJ/kgJ/kgJ/kg，它表示：，它表示：，它表示：，它表示：_ _ _ _ _，煤油的比热容为，煤油的比热容为，煤油的比热容为，煤油的比热容为2.1102.1102.1102.1103 3 3 3J/(kg)J/(kg)J/(kg)J/(kg)，它表示，它表示，它表示，它表示_ _._._._.压缩冲程压缩冲程 机械能机械能做功做功1千克的煤油千克的煤油完全燃烧时放完全燃烧时放 出的热量是出的热量是4.6107焦耳焦耳1千克的煤油温度每升千克的煤油温度每升高高(降低降低)1所吸收所吸收(放出放出)的热量为的热量为2.1
12、103焦耳焦耳第16页，共45页，编辑于2022年，星期五8 8 8 8由热值的定义可知，热值由热值的定义可知，热值由热值的定义可知，热值由热值的定义可知，热值q=q=q=q=，式中，式中，式中，式中m m m m是燃料的质量，是燃料的质量，是燃料的质量，是燃料的质量，Q Q Q Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么是燃料完全燃烧放出的热量，那么是燃料完全燃烧放出的热量，那么是燃料完全燃烧放出的热量，那么()()()()A A A A热值的大小与热值的大小与热值的大小与热值的大小与Q Q Q Q成正比成正比成正比成正比B B B B热值的大小与热值的大小与热值的大小与热值的大小与m m m m成反
13、比成反比成反比成反比C C C C热值的大小与热值的大小与热值的大小与热值的大小与Q Q Q Q、m m m m都有关，由都有关，由都有关，由都有关，由Q Q Q Q与与与与m m m m共同决定共同决定共同决定共同决定D D D D热值的大小与热值的大小与热值的大小与热值的大小与Q Q Q Q、m m m m都无关，由燃料的种类决定都无关，由燃料的种类决定都无关，由燃料的种类决定都无关，由燃料的种类决定9 9 9 9下列事例中，属于机械能转化为内能的是下列事例中，属于机械能转化为内能的是下列事例中，属于机械能转化为内能的是下列事例中，属于机械能转化为内能的是()()()()A A A A水蒸
14、气把壶盖顶开水蒸气把壶盖顶开水蒸气把壶盖顶开水蒸气把壶盖顶开B B B B落在手心里的雪花熔化成水落在手心里的雪花熔化成水落在手心里的雪花熔化成水落在手心里的雪花熔化成水C C C C冬天对着手哈气，手变暖和冬天对着手哈气，手变暖和冬天对着手哈气，手变暖和冬天对着手哈气，手变暖和D D D D陨石坠入大气层成为流星陨石坠入大气层成为流星陨石坠入大气层成为流星陨石坠入大气层成为流星 D DD 第17页，共45页，编辑于2022年，星期五10.为什么海水和沙子在同一时刻为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？的温度不一样？因为海水与沙子受光照的时间完全相因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们
15、吸收的热量相同，但是海水同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热比沙子的比热大，所以海水升温比的比热比沙子的比热大，所以海水升温比沙子慢；没有日照时，海水降温比沙子慢。沙子慢；没有日照时，海水降温比沙子慢。第18页，共45页，编辑于2022年，星期五内燃机第19页，共45页，编辑于2022年，星期五学习目标学习目标1.热机及其种类热机及其种类2.汽油机和柴油机的构造及汽油机和柴油机的构造及 工作原理工作原理3.内燃机在生产和生活中的内燃机在生产和生活中的 应用应用4.汽油机和柴油机的异同汽油机和柴油机的异同5.燃料的热值燃料的热值6.热机效率热机效率第20页，共45页，编辑于2022年，星期
16、五1.1.热机的种类蒸气机蒸气机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发动机喷气发动机火箭等火箭等第21页，共45页，编辑于2022年，星期五内燃机内燃机：热机热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置能的装置。燃料直接在发动机气缸内燃烧产生燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力动力 的热机的热机。常见的内燃机常见的内燃机：汽油机汽油机 柴油机柴油机第22页，共45页，编辑于2022年，星期五2.2.内燃机的构造内燃机的构造(1)(1)汽油机汽油机(2)(2)柴油机柴油机构造构造工作原理工作原理汽油机完整工作过程汽油机完整工作过程构造构造工作原理工作原理第23页，共45
17、页，编辑于2022年，星期五(1)(1)汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴第24页，共45页，编辑于2022年，星期五吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气内燃机的内燃机的冲程冲程和和工作循环工作循环第25页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)(2)汽油机工作原理汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程第26页，共45页，编辑于2022年，星期五吸气冲程吸气冲程汽汽油油和和空空气气 进气门打开，排进气门打开，排气门关闭。活塞由上气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混
18、和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气合物从进气门吸入气缸。缸。第27页，共45页，编辑于2022年，星期五压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。强增大，温度升高。第28页，共45页，编辑于2022年，星期五做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，火在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴动，并通过连杆带动曲轴转动。转动。第29页，共45页，编辑于2022年，星期
19、五排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。把废气排出气缸。第30页，共45页，编辑于2022年，星期五(3)(3)柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴第31页，共45页，编辑于2022年，星期五(4)(4)柴油机工作原理柴油机工作原理吸气冲程吸气冲程 压缩冲程压缩冲程 做功冲程做功冲程 排气冲程排气冲程第32页，共45页，编辑于2022年，星期五吸气冲程吸气冲程空气 进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进下端运动，将空气吸进气缸。气缸。第
20、33页，共45页，编辑于2022年，星期五压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火内空气温度已超过柴油的着火点。点。第34页，共45页，编辑于2022年，星期五做功冲程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴运动，并通
21、过连杆带动曲轴转动。转动。第35页，共45页，编辑于2022年，星期五排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气开，活塞向上运动，把废气排出气缸。排出气缸。第36页，共45页，编辑于2022年，星期五3.3.内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。小型农业机械上面。(1)(1)汽油机的应用汽油机的应用(2)(2)柴油机的应用柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。
22、第37页，共45页，编辑于2022年，星期五想想议议：想想议议：汽油机和柴油机的工作过程有什么相同汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？点，有什么不同点？第38页，共45页，编辑于2022年，星期五1基本构造和主要部件的作用相似。基本构造和主要部件的作用相似。2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。三个冲程靠飞轮惯性完成。4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动一个工作冲程中，
23、活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。两周，做功一次。相同点相同点第39页，共45页，编辑于2022年，星期五不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。油机气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。的燃料是柴油。3 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。柴油机只吸进空气。4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。属压燃式点火。第40页，共45页，编辑
24、于2022年，星期五 内燃机项目 汽油机 柴油机 构 造 吸 入 物 质 点 火 方 式 效 率 应 用汽油机与柴油机的区别汽油机与柴油机的区别火花塞火花塞喷油嘴喷油嘴汽油和空气汽油和空气空气空气点燃式点燃式压燃式压燃式效率低效率低20%-30%效率高效率高30%-45%汽车汽车 飞机飞机 摩托车摩托车载重汽车载重汽车 火车火车 轮船轮船汽油机完成一个循环：汽油机完成一个循环：1.1.曲轴旋转曲轴旋转圈圈,活塞往复活塞往复次次.2.2.活塞经历四个冲程活塞经历四个冲程,分别为分别为 冲程冲程 冲程冲程 冲程冲程冲程。其中冲程。其中 冲程时燃气对外做功冲程时燃气对外做功.两两两两吸气吸气 压缩压
25、缩做功做功排气排气做功做功第41页，共45页，编辑于2022年，星期五5 5、燃料的热值、燃料的热值 燃烧相同质量的不同燃料，放出的燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。热量不同。第42页，共45页，编辑于2022年，星期五6 6、热机的效率热机的效率热机的效率热机的效率：用来做有用功的那部分能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。叫热量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。机的效率。燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量损失的做功而消耗的能量
26、，都是引起能量损失的原因。因此，提高热机效率，可提高燃料原因。因此，提高热机效率，可提高燃料的利用率。的利用率。第43页，共45页，编辑于2022年，星期五提高热机效率的途径和方法：提高热机效率的途径和方法：（l l）尽可能减少各种热损失，如保证良尽可能减少各种热损失，如保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；(2)(2)充分利用废气的能量，提高燃料的利充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高
27、。料的利用率大大提高。第44页，共45页，编辑于2022年，星期五 5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？、排气后，下一个工作过程是什么冲程？9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高
28、压气体答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。答：吸气冲程答：吸气冲程 答：通常是先接通了启动机答：通常是先接通了启动机(电动机电动机)，用启动机带动活塞动起来。，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。手柄带动活塞起动。练习:第45页，共45页，编辑于2022年，星期五