第14章內能的利用知識清單一、熱機1.定義：利用做功的機器，工作過程中，把能轉化為能。2.基本原理：燃料的能通過轉化為能，又通過做功把能轉化為能。3.分類：常見熱機有蒸汽機、、汽輪機、等。4.內燃機（1）定義：燃料直接在發(fā)動機內燃燒產生動力的熱機。（2）分類：常見的有和。（3）內燃機一個工作循環(huán)由四個沖程組成：沖程、沖程、沖程、沖程。其中，每完成一個工作循環(huán)，活塞往復次，飛輪轉動周，對外做功次，只有沖程和沖程有能量轉化，沖程實現內能向機械能的轉化，其它三個沖程依靠的慣性完成。（4）汽油機和柴油機①構造：汽油機頂部有；柴油機頂部有。②吸氣沖程：汽油機吸入；柴油機吸入。③壓縮沖程：柴油機的壓縮程度比汽油機（高/低）。④做功沖程：汽油機；柴油機，都是將燃料燃燒產生的內能轉化為機械能。⑤點火方式：汽油機為；柴油機為。⑥做功功率：汽油機較；柴油機較（均選填高/低）。二、熱機的效率1.熱值（1）定義：。（2）單位：或。（3）特性：熱值只與燃料的有關，與燃料的質量、是否無關。（4）計算公式：①固體、液體燃料完全燃燒放出的熱量；②氣體燃料完全燃燒放出的熱量。2.熱機的效率（1）概念：用來的那部分能量與燃料放出的熱能量之比。（2）公式：①熱機；②鍋爐。（3）提高熱機效率的途徑：①提高燃料的；②減少燃料的各種能量損失。三、能量的轉化和守恒1.自然界的各種形式的能量都能相互或；2.能量守恒的內容：。3.永動機不能制成的原因：。4.適用范圍：適用于自然界中所有的變化過程。參考答案一、1.內能內機械2.化學燃燒內機械3.內燃機噴氣發(fā)動機4.（1）氣缸（2）汽油機柴油機（3）吸氣壓縮做功排氣兩兩一壓縮做功做功飛輪（4）①火花塞噴油嘴②汽油和空氣的混合物純凈的空氣③高④火花塞噴火噴油嘴噴油⑤點火式壓燃式⑥低高二、1.（1）燃料完全燃燒放出的能量與燃料的質量（體積）的比值（2）J/kgJ/m3（3）種類完全燃燒（4）①②2.（1）做有用功完全燃燒（2）①②（3）利用率三、1.轉化轉移2.能量不會憑空產生或消失，只會從一種形式的能量轉化為另一種形式的能量或從一個物體（物體的一部分）轉移到另一個物體（物體的另一部分），在轉化或轉移的過程中，能的總量保持不變3.違背了能量守恒定律專題突破專題一.熱機的工作過程（一）解讀：中考考查本知識點的命題形式一般以填空題、選擇題為主，熱機的結構、工作原理、工作過程分析是考查的落腳點，試題難度不大。熱機沖程的識別及能量的轉化是中考的高頻考點1.兩看識別四沖程：一看氣門；二看活塞的運動方向。2.能量轉化的兩個沖程：壓縮沖程——機械能轉化為內能；做功沖程——內能轉化為機械能。3.汽油機做功沖程的識別：該過程開始時，頂部的火花塞點火。（二）典例突破例1.（2021·四川眉山市·中考真題）如圖所示是某單缸四沖程汽油機的______沖程；若該汽油機每1秒鐘對外做功25次，那么該汽油機飛輪的轉速為______?！敬鸢浮繅嚎s3000【詳解】[1]如圖，進氣門、排氣門都關閉，活塞向上運動，壓縮氣體，是壓縮沖程。[2]飛輪每轉2圈活塞做一次功，若該汽油機每1秒鐘對外做功25次，每1秒鐘飛輪每轉50圈，那么該汽油機飛輪的轉速為50=3000例2．（2021·廣東中考真題）關于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（）A．吸氣沖程：只吸入空氣 B．壓縮沖程：缸內溫度降低C．做功沖程：氣體推動活塞做功 D．排氣沖程：內能轉化為機械能【答案】C【詳解】A．吸氣沖程：吸入空氣和汽油的混合物，故A錯誤；B．壓縮沖程：活塞壓縮混合氣做功，缸內氣體內能增大，溫度升高，故B錯誤；C．做功沖程：燃燒后的高溫高壓氣體推動活塞做功，內能轉化為機械能，故C正確；D．排氣沖程：排氣門打開，進氣門開閉，由飛輪的慣性帶曲軸轉動，帶活塞上移，排出廢氣，不涉及內能與機械能間的轉化，故D錯誤。故選C。專題二.能量轉化和守恒問題（一）解讀：能量的轉化和守恒的知識是中考的熱門考點，能量的轉化和轉移實例分析是常見的命題形式，填空題、選擇題是常見的題型，試題難度不大。運用能量守恒定律分析、判斷生活現象中的能量轉移和轉化的實例是中考的熱點。1.明確對象：在分析能量轉移和轉化的過程中，要明確研究的對象和所研究的過程，并分析物體的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)時所具有的能量形式。2.能量轉移和轉化的過程中，需要注意能量是守恒的。3.兩個實質：能量的轉化實質是能量的形式發(fā)生了改變；能量的轉移的實質是能量的形式沒有發(fā)生變化，能量的載體發(fā)生了變化。（二）典例突破例3.（2021·湖南常德市·中考真題）關于熱和能，下列說法中正確的是（）A．熱傳遞時，溫度總是從高溫物體傳遞給低溫物體B．一塊0℃的冰熔化成0℃的水后，溫度不變，內能變大C．內燃機的壓縮沖程，主要通過熱傳遞增加了汽缸內物質的內能D．物體內能增加，一定是外界對物體做了功【答案】B【詳解】A．熱傳遞時，熱量總是從高溫物體傳遞給低溫物體，而不是溫度，故A錯誤；B．一塊0℃的冰熔化成0℃的水后，不斷吸熱，溫度不變，但是內能變大，故B正確；C．內燃機的壓縮沖程，壓縮氣體，對氣體做功，主要通過做功增加了汽缸內物質的內能，故C錯誤；D．物體內能增加，不一定是外界對物體做了功，可以是從外界吸收了熱量，故D錯誤。故選B。 專題三、熱值與熱量的計算（一）專題解讀：中考試題單獨考查燃料燃燒放熱的計算可能性不大，一般會將燃料燃燒的計算與物體吸放熱的計算綜合在一起。這類計算主要涉及的公式：1.燃料燃燒放出的熱量及變形式（1）求放出的熱量：或（2）求需要燃燒的燃料：或（3）求燃料的熱值：或2.物體吸放熱的公式（1）吸熱公式：（2）放熱公式：（二）典例突破：例4.（2021·四川南充市·中考真題）汽油機在工作過程中將機械能轉化為內能的沖程是______﹔汽油的熱值是，完全燃燒40g的汽油所釋放的熱量為______J。【答案】壓縮沖程【詳解】[1]汽油機的壓縮沖程中活塞的機械能轉化為內能。[2]汽油的質量m汽油=40g=0.04kg汽油完全燃燒所放出的熱量Q放=m汽油q=0.04kg4.6107J/kg=1.84106J例5.（2021·山東濟寧市·中考真題）完全燃燒140g焦炭所放出的熱量有60%被初始溫度是10、質量為10kg的水吸收，則水吸收的熱量為______J，水溫將升高到______℃。（[，]，在1個標準大氣壓下）【答案】70【詳解】[1]水吸收的熱量[2]水升高的溫度水溫將升高到例6.（2021·四川廣安市·中考真題）菜油是人們烹飪時常用的材料，最適宜的烹飪溫度在150℃到180℃之間。某酒店廚師在炸制酥肉時，將2的菜油從20℃加熱到170℃（未沸騰），求：（1）菜油吸收的熱量[取]；（2）如果這些熱量由天然氣燃燒來提供，則需要完全燃燒多少的天然氣（假設天然氣完全燃燒釋放的熱量全部被菜油吸收，天然氣的熱值為）【答案】（1）；（2）【詳解】解：（1）菜油吸收的熱量（2）天然氣體積答：（1）菜油吸收的熱量；（2）天然氣體積。專題四.熱機的效率（一）專題解讀：計算熱機的效率是中考的一個熱點，多數地區(qū)以選擇題、填空題的形式考查學生的計算能力，但有時也會以綜合題的形式考查，有較大難度。這類題目應用的公式：和（二）典例突破：例7．（2021·四川成都市·中考真題）小帆在老師指導下，用如圖所示的同一個實驗裝置分別加熱100g的甲、乙兩種液體（其中一種是水），用測得的數據繪制了溫度隨時間變化圖像如圖，乙從20℃加熱至沸騰剛好消耗了4g酒精（）。若單位時間內甲吸收的熱量與乙吸收的熱量相等，，則下列說法中正確的是（）

A．B．乙的吸熱能力大于甲的吸熱能力C．0~8min乙吸收的熱量為D．該酒精燈的加熱效率為28%【答案】C【詳解】ABC．由圖乙知，甲從20℃加熱至沸騰用時8min，乙從20℃加熱至沸騰用時10min。升高相同溫度，甲所需時間長，需要吸收的熱量多，那么甲的吸熱能力更強，則甲是水，甲從20℃升溫至100℃，需要吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J即酒精燈在8min內放出的熱量為3.36×104J，那么乙在8min內吸收的熱量為3.36×104J。乙從20℃升溫至100℃，所需時間為4min，吸收的熱量那么乙的比熱容故AB錯誤，C正確；D．乙從20℃加熱至沸騰，所需時間為10min，吸收的熱量消耗的酒精放出的熱量Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J那么酒精燈的加熱效率故D錯誤。故選C。例8．（2021·黑龍江中考真題）每到周末，小晶都去鄰居孤寡老人劉奶奶家，幫助老人劈柴、燒水、做飯等。某次燒水時，燃燒了的木材，剛好把初溫為，質量為的水燒開（假設木材能夠完全燃燒）。已知當地氣壓為1標準大氣壓，木材的熱值為，水的比熱容為。求：（1）完全燃燒木材能放出多少焦耳的熱量？（2）的水被燒開吸收了多少熱量？（3）小晶燒水的效率是多少？【答案】（1）1.2×107J；（2）6.72×105J；（3）5.6%【詳解】解：（1）完全燃燒木材能放出的熱量為Q放=mq=1kg×1.2×107J/kg=1.2×107J（2）的水被燒開吸收的熱量為Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J（3）小晶燒水的效率是答：（1）完全燃燒木材能放出1.2×107J的熱量；（2）的水被燒開吸收了6.72×105J熱量；（3）小晶燒水的效率是5.6%。當堂檢測：1．如圖所示，是內燃機工作循環(huán)中的某個沖程，它是（）A．吸氣沖程 B．做功沖程 C．壓縮沖程 D．排氣沖程【答案】B【解析】圖中的氣門關閉，活塞下行，并且電火花噴出電火花，這是做功沖程的特點，該沖程是內燃機工作循環(huán)中的做功沖程。2.用兩只相同的電加熱器,分別給相同體積的水和某種油加熱,在開始和加熱3min時各記錄一次溫度,如下表所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg.℃),ρ油=0.8×103kg/m3,加熱的效率都為90%,油的末溫沒有達到它的沸點。下列說法正確的是（）加熱時間（min）03水的溫度（℃）1828油的溫度（℃）1843A.這種油的比熱容為1.68×103J/(kg.℃)B.這種油的比熱容為2.1×103J/(kg.℃)C.因為這種油的密度比水小，所以它的比熱容比水小D.加熱效率沒有達到100%，是因為電加熱器沒有把電能全部轉化為內能【答案】B【解析】利用公式Q=cm△t，加熱時間相同等價于吸收相同熱量，可列等式Q水=Q油，注意二者是同體積，還要用質量密度公式進行代還，可計算出B選項。3．如圖的四幅圖選自中國古代科技著作《天工開物》，下列說法正確的是（）ABCDA．“試弓定力”中弓的重力與秤砣的重力是一對平衡力 B．“趕稻及菽”中牛拉犁的力大于犁拉牛的力 C．“透火焙干”中把濕紙貼在熱墻上可加快紙中水分升華 D．“炒蒸油料”中在同一灶臺上同時炒和蒸可提高能源利用率【答案】D【解析】A．“試弓定力”中弓的重力與秤砣的重力，方向都是豎直向下且作用在不同的物體上，所以不是一對平衡力，故A錯誤；B．“趕稻及菽“中牛拉犁的力和犁拉牛的力是一對相互作用力，二力大小相等，故B錯誤；C．“透火焙干”中把濕紙貼在熱墻上可加快紙中水分的蒸發(fā)，故C錯誤；D．“炒蒸油料”中在同一灶臺上同時炒和蒸可提高能源的有用部分，從而提高能源利用率，故D正確。故選：D。4．利用圖示甲、乙裝置（燃燒皿內燃料和燒杯內液體未畫出），既可以比較不同液體的比熱容，又可以比較不同燃料的熱值。要求僅根據溫度計示數的變化完成實驗，則兩個實驗都需要控制相同的（）A．液體種類 B．燃料種類 C．液體質量 D．燃料質量【答案】C【解析】比較不同物質的比熱容，應使用相同的熱源，控制質量相同的不同液體相同時間內吸熱相同，通過溫度的變化來判斷不同液體的吸熱能力；比較不同燃料的熱值，根據控制變量法，要使用質量相同的不同燃料完全燃燒后使相同質量的同種液體吸熱，通過比較液體升高的溫度，根據Q＝cm△t，得出不同燃料放出熱量的多少，故兩個實驗都需要控制相同的液體質量，ABD錯誤，只有C正確。5．用天燃氣燒水，水燒沸騰時，壺蓋不斷向上跳動，此過程中能量轉化與四沖程汽油機的________沖程的能量轉化相同；在標準大氣壓下用天燃氣把3kg的水從20℃加熱至剛沸騰時，水吸收了________J的熱量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]【答案】做功

1.008×106【解析】（1）水燒開以后，水蒸氣膨脹對壺蓋做功，把壺蓋頂起來，將水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能，這與汽油機的做功沖程的能量轉化相同，在汽油機的做功沖程中，是將燃氣的內能轉化為活塞的機械能；（2）在標準大氣壓下水的沸點為100℃，即水的末溫為100℃，水吸收的熱量為：Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（100℃－20℃）=1.008×106J。故答案為：做功；1.008×106。（1）在汽油機的四沖程中，做功沖程是內能轉化為機械能的沖程，水燒開時壺蓋會向上跳動，也是水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能。（2）在標準大氣壓下水的沸點為100℃，即水的末溫為100℃，利用Q吸=cm△t求水吸收的熱量。本題考查了四沖程汽油機的能量轉化、吸熱公式的應用，屬于基礎題目。6．四沖程汽油機在工作過程中，將內能轉化為機械能的是沖程，如果汽油機的轉速表顯示3000revs/min，那么該汽油機每秒內做次功。給汽車加油時能聞到汽油的味道說明?！敬鸢浮孔龉Γ?5；分子不停地做無規(guī)則運動【解析】做功沖程中，高溫高壓的燃氣對活塞做功，燃氣的內能減小，活塞機械能增加，即將內能轉化為機械能；汽油機完成1個工作循環(huán)，完成四個沖程，飛輪轉2轉，對外做功1次，3000r/min＝50r/s，即每秒飛輪轉50圈，完成25個工作循環(huán)，對外做功25次。汽車加油時能聞到汽油的氣味，是因為汽油分子不停地做無規(guī)則運動，這是擴散現象。7．汽車的發(fā)動機常用水作為降溫的物質，這是因為水的_________較大的緣故。汽油的熱值是4.6×107J/kg，1kg汽油完全燃燒放出的熱量是___________J。目前熱機的效率還比較低，在熱機的能量損失中，_______帶走的能量最多，設法利用這部分能量，是提高燃料利用率的重要措施?！敬鸢浮勘葻崛?.6×107廢氣【解析】汽車的發(fā)動機常用水作為降溫的物質，是因為水的比熱容較大的緣故；1kg汽油完全燃燒放出的熱量是Q=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J；熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。8．我國在南海海底開采出的天然氣水合物，俗稱“可燃冰”，1m3可釋放出約0.8m3的水和164m3的天然氣。居民使用天然氣燒水是利用（選填“熱傳遞”或“做功”）的方式改變水的內能。天然氣熱值為1.9×107J/m3，完全燃燒50m3的天然氣釋放的熱量為J。【答案】熱傳遞；9.5×108【解析】居民使用天然氣燒水是通過熱傳遞的方式改變了水的內能；完全燃燒50m3的天然氣釋放的熱量：Q放＝Vq＝50m3×1.9×107J/m3＝9.5×108J。9.某種國產汽車，當它在某平直公路上以20m/s速度勻速行駛時，每百公里的油耗為6L，汽車行駛500s，則汽車消耗的汽油是L，假設汽車在運動過程中受到的平均阻力是495N，則汽油機的效率是 %（已知汽油的熱值是3.3×107J/L）。【答案】6；25%【解析】（1）由v=EQ\F(s,t)得汽車行駛距離：s=vt=20m/s×500s=10000m=10km，因為每百公里的油耗為6L，所以行駛10km（公里）消耗汽油：V=EQ\F(10,100)×6L=0.6L；（2）汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=Vq=0.6L×3.3×107J/L=1.98×107J，因為汽車勻速行駛，所以汽車牽引力：F=f=495N，牽引力做功：W=Fs=495N×10000m=4.95×106J，汽油機的效率：η=EQ\F(W,Q放)=EQ\F(4.95×106J,1.98×107J)×100%=25%。10．在“比較不同液體的吸熱能力”實驗中：酒精食用油酒精食用油甲乙（1）除了圖中所示器材，還需要的測量儀器有天平和_____。（2）在甲裝置中，分別給初溫相同且_____相等的水和食用油加熱。（3）在甲裝置中，用相同酒精燈給兩種液體加熱相同時間，其目的是為了保證兩種液體_____相同。（4）在甲裝置中，兩種液體升高相同的溫度，給_____加熱時間更長。（5）乙裝置中兩個相同燒杯裝有相同質量的水，燈中煤油和酒精的質量相等，進行“比較煤油和酒精的熱值大小關系”實驗，實驗數據如表：加熱時間/min0123456甲杯水溫/℃25272932343638乙杯水溫/℃25262728293031分析數據可知：熱值較大的是_____。（6）通過實驗數據直接計算出燃料的熱值將_____（選填“偏大”或“偏小”）?！敬鸢浮浚?）秒表；（2）質量；（3）吸熱；（4）水；（5）甲；（6）偏小?！窘馕觥浚?）實驗中需要測量吸熱的時間，故需要秒表來計時；（2）在“比較不同液體的吸熱能力”時，應控制兩種物質的質量是相同的；（3）用相同的加酒精燈給兩種物質加熱，在相同的時間內，物質吸收的熱量是相同的；（4）給質量相同的水和煤油加熱，升高相同的溫度