九年級物理內能的利用知識點講解

第一節：內能的利用

內能的利用方式

利用內能來加熱：實質是熱傳遞。

利用內能來做功：實質是內能轉化為機械能。

第二節：熱機

1、熱機：

定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化為機械能的機器。

熱機的種類：蒸汽機、內燃機(汽油機和柴油機)、汽輪機、噴氣發動機等

2、內燃機：

內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

四沖程內燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

在單缸四沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往復2次，做功1次。

在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程(吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程)是依靠飛輪的慣性來完成的。

壓縮沖程將機械能轉化為內能。

做功沖程是由內能轉化為機械能。

3、汽油機和柴油機的比較：

①汽油機的氣缸頂部是火花塞;

柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。

②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物;

柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。

③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式;

柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。

④柴油機比汽油及效率高，比較經濟，但笨重。

⑤汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力輔助啟動。

4、熱值

燃料燃燒，使燃料的化學能轉化為內能。

定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號q表示。

單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克(J/kg)、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米(J/m3)。

熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等無關。

公式：

①Q=qmm=q(Q)q=m(Q)

Q——放出的熱量——焦耳(J);q——熱值——焦耳每千克(J/kg);m——燃料質量——千克(kg)。

②Q=qVV=q(Q)q=V(Q)

Q——放出的熱量——焦耳(J);q——熱值——焦耳每立方米(J/m3);V——燃料體積——立方米(m3)。

物理意義：酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。

煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。

第三節：熱機效率

影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。

有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進爐膛(提高燃燒的完全程度);以較強的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來燃燒(減少煙氣帶走的熱量)。

熱機的效率：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。

熱機的效率是熱機性能的一個重要標志，與熱機的功率無關。

公式：

Q總=η(Q有用)Q有用=Q總η

由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。

熱機能量損失的主要途徑：廢氣內內、散熱損失、機器損失。

提高熱機效率的途徑：①使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失;②機件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。

常見熱機的效率：蒸汽機6%～15%、汽油機20%～30%、柴油機30%～45%

內燃機的效率比蒸汽機高，柴油機的效率比汽油機高。

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