机械能与内能的相互转化 江苏科技.doc

机械能与内能的相互转化 一. 本周教学内容： 第12.3节 机械能与内能的相互转化 做功――改变物体内能的另一种方法。 反复弯折铁丝做功、压缩气体做功、克服摩擦做功——使物体的内能增加。 燃料点火爆炸――将内能转化为机械能，物体的内能增加。 热机――热力发动机的简称。 热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能的装置。 用汽油做燃料的内燃机是汽油机。汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。汽油机完成一个工作循环时，活塞经历四个冲程，分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，其中做功冲程是燃气对外做功的过程。在一个工作循环中，曲轴旋转两圈，活塞在气缸里往复两次。在压缩冲程中，机械能转化为内能。在做功冲程中，内能转化为机械能。 在工农业生产中，常用的内燃机除了汽油机还有柴油机。汽油机比较轻巧，常用在小型汽车、飞机和小型农用机械上。而柴油机的功率较大，虽比较笨重，但由于柴油比汽油便宜，被广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克、火车和轮船等中。 热值 定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，常用符号q表示。 单位：在国际单位制中热值的单位是J/kg。 燃料燃烧放出的热量的计算公式：Q＝mq。 二. 重、难点解析： 正确理解物体的内能与机械能的不同。 内能是物体内部大量无规则运动的分子具有的能，其大小与分子运动快慢、分子间距离有关（前者是分子动能的改变的原因，而后者是分子势能改变的原因）。机械能是整个物体进行机械运动时具有的能，其大小与物体的运动快慢、物体的弹性形变和物体相对于参考点的高度有关。内能是物体内部具有的能，机械能是物体在宏观运动过程中具有的能。它们是两种不同的能量，一切物体都有内能，而机械能却不一定总是存在的。 正确理解热量、燃料的热值。 热量是表示在热传递过程中吸收或放出能量的多少,它对应着吸收或放出这样一个热传递,是与热传递过程紧密相连的物理量,离开了热传递过程,谈热量是没有意义的.因此说某个物体具有多少热量是错误的.而燃料的热值只取决于燃料的的种类,与燃料的多少无关.对于某种燃料而言,它是一个定值. 做功改变内能的实质。 做功使物体内能发生改变的过程中，都是其他形式的能与内能之间进行的相互转化。外界对物体做功，使物体的内能增大，是其他形式的能转化为内能；物体对外界做功，使物体的内能减小，是内能转化成了其他形式的能。 柴油机和汽油机的比较。 项 目 汽 油 机 柴 油 机 相同点 结 构 气缸、活塞、连杆和曲轴、进气门、排气门、飞轮等 工作过程 一个工作循环由4个冲程（吸气、压缩、做功和排气）组成，活塞来回2次，曲轴转动2周。在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。 不 同 点 构 造 有火花塞。 有喷油嘴。 燃 料 汽油。 柴油。 吸气冲程中吸进物质 汽油和空气。 空气。 点火方式 点燃式。 压燃式。 效 率 20％～30％ 28％～40％ 用 途 汽车 坦克、拖拉机等 【典型例题】 [例1] 酒精的热值比煤油小，这表示（ ） 燃烧酒精比燃烧煤油放出的热量少。 燃烧酒精比燃烧煤油达到的温度低。 相同质量的酒精和煤油中，煤油含的热量多。 相同质量的煤油和酒精完全燃烧时，煤油放出的热量多 分析：单位质量的某种燃料在完全燃烧时所放出的热量，叫这种燃料的燃烧值．一般来说，不同燃料燃烧值是不同的，只有在质量相同，均完全燃烧的条件下，才可比较放出热的多少。我们抓住燃烧值这一概念来分析，A选项中没有指出燃料的质量是否相同。B选项中的温度与燃烧值没有什么关系。C选项中把热量与热能概念混淆了。 解答：故答案为D。 [例2] 关于对q=Q/m的理解 热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比。 热值与燃料的质量成反比。 热值与燃料的质量成反比,与燃料完全燃烧放出的热量成正比。 热值的大小由燃料本身决定的,与质量和热量无关。 分析：燃料的热值是反映燃料燃烧时放出能量本领的物理量.燃料的热值的大小只取决于燃料的种类,与燃料的多少及完全燃烧放出的热量的多少无关。 解答:正确选项为D。 [例3] 三峡水电站是世界上最大水力发电站，平均年发电量预计为8.5×1010kW·h，这些电能将送往江苏、上海等九个省市，所以人们说“三峡可照亮半个中国”。 专家介绍：三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010kg （1）已知煤的热值为2.9×107J/kg，则5×1010kg （2）向大气中排入过量的二氧化碳等气体是造成“温室效应”的主要原因，三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳1.2×1011kg。已知在通常情况下二氧化碳气体的密度为1.98kg/m3，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积为＿＿＿＿m3