機械能與內能的相互轉化(課件)

判天地之美析萬物之理機械能與內能

的相互轉化汽車行駛很快后，輪胎的溫度為什么會升高？燃料是怎樣使汽車發(fā)動機工作的？

思考：如何將一根鐵絲的溫度升高？你有哪些方法？1）用火燒2）用榔頭敲打3）用砂紙摩擦4）在太陽下曬5）在地面上摩擦…這些方法都可以使鐵絲的溫度升高，想想哪些是我們前面所學習的熱傳遞使物體的溫度升高內能增大？6）兩手不停的彎折鐵絲的某個部位做功：改變內能的另一種方式空氣壓縮引火儀

實驗方法在玻璃筒中放入浸有乙醚的一小撮棉絮，用力迅速向下壓活塞，觀察看到的現(xiàn)象。結論：做功可以改變物體的內能，如果對物體做功，物體的內能可以增大。請回答：小孩子滑滑梯和火柴點燃的問題！對物體做功的實質：機械能轉化為內能在此過程中,乙醚蒸汽對外做功,氣體的內能減少,轉化為機械能.（1）你觀察到什么現(xiàn)象？（2）是誰對塞子做了功？（3）燃氣具有的是什么能？（4）該實驗中能量如何轉化？還有哪些事例說明內能→機械能還有哪些事例說明機械能→內能中國是火箭的故鄉(xiāng)神七發(fā)射模擬火箭通過以上的例子，我們可以知道如果物體對外做功，物體的內能將減小。（想想減小的內能上哪兒去了？）物體對外做功，內能轉化為機械能。改變物體內能的另一種方式:做功(實質:能量的轉化)對物體做功——

內能增大機械能轉化為內能物體對外做功小結——內能減小內能轉化為機械能改變物體內能的兩種方式：做功與熱傳遞兩者有何區(qū)別聯(lián)系？聯(lián)系：兩者在改變物體內能上是等效的。區(qū)別：做功改變物體的內能是能量的轉化（機械能和內能的相互轉化）熱傳遞改變物體的內能是能量的轉移（內能發(fā)生轉移）

熱機(熱力發(fā)動機)

原理:將燃料燃燒產生的高溫、高壓燃氣的

能轉化為

裝置.汽油機內機械能汽油機結構圖火花塞活塞排氣門進氣門汽缸連桿曲軸汽油機工作時,活塞在汽缸里做往復運動,活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程叫做沖程.

汽油和空氣的混合氣體從進氣門吸入氣缸.1.吸氣沖程燃料混合氣體被壓縮,壓強增大,溫度升高.2.壓縮沖程機械能→內能混合氣體猛烈燃燒,產生高溫高壓的燃氣,推動活塞向下運動.3.做功沖程內能→機械能把廢氣排出氣缸.4.排氣沖程小結汽油機的一個工作循環(huán)：1、活塞經歷四個沖程：

、

、

、

。2、曲軸旋轉

圈，活塞往復

次。思考：1.一臺單杠四沖程汽油機的飛輪轉速是1200r/min，則汽油機每秒內完成

個工作循環(huán)，

個沖程，做功

次。2.內燃機工作時,有兩次機械能和內能的相互轉化過程.壓縮沖程:

;

做功沖程:

.22104010機械能→內能內能→機械能吸氣壓縮做功排氣3.此圖是汽油機的

沖程。

壓縮能量如何轉化？熱機種類汽油機柴油機結構點火方式吸氣沖程有火花塞有噴油嘴點燃式壓燃式閱讀:P55柴油機思考:汽油機與柴油機的不同吸入空氣吸入燃料和空氣的混合氣體17世紀末,第一臺帶活塞的蒸汽機熱機的發(fā)展歷程如圖所示，在試管里裝入一些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖開．在這一過程中，水蒸氣膨脹時對軟木塞

，消耗了水蒸氣的一部分

能，轉化為軟木塞的能．做功機械內即將告別舞臺的蒸汽機車一些蒸汽機車因其低速度、高能耗和高污染等原因已經陸續(xù)退役.

汽油機柴油機內燃機渦輪噴氣發(fā)動機火箭發(fā)動機討論：例舉一下生活中我們可以使用哪些可燃燒的材料燒開一壺水？

草木、煤炭等石油、酒精、汽油等煤氣、天然氣等固體燃料液體燃料氣體燃料燃料的熱值燃料可分為哪三種討論：將一壺水放在燃燒的木柴上加熱，不久就升溫了。現(xiàn)在，我們已經知道這是因為水吸收了熱量的緣故。問：那么這些熱量從何而來？是從木柴燃燒時放出的熱量來的思考1：5kg的木材和10kg的木材燃燒時放出的熱量是否相同？這說明什么？燃料燃燒時放出的熱量跟燃料的質量有關同種燃料的質量越大，燃燒時放出的熱量越多思考2：用質量相同煤油、酒精、紙屑燒水，水升高的溫度不相同，這說明什么？說明不同的燃料燃燒放出的熱量是不相同的燃料燃燒放出的熱量的多少還與什么因素有關？大量實驗表明：相同質量的不同燃料，在完全燃燒時放出的熱量并不相等。

信息快遞：完全燃燒——就是燃料全部燒盡的意思，即燃料的燃燒必須與充足的氧氣發(fā)生完全氧化反應。我們該怎樣比較不同燃料燃燒時這種放熱性能優(yōu)劣？熱值燃料燃燒放出的熱量跟什么因素有關？（1）燃料的質量（2）燃料的種類（熱值）在物理學中，把1kg某種燃料在完全燃燒時所放出的熱量叫做這種燃料的熱值。熱值的符號：q

單位：J/kg（J/m3）無煙煤的熱值為3.4×107J/kg，表示的含義液化氣的熱值為4.9×107J/m3，表示的含義表示1kg的煤在完全燃燒時所放出的熱量為3.4×107J。表示1m3的液化氣在完全燃燒時所放出的熱量為4.9×107J。1.定義2.單位及符號3.意義燃料的熱值請大家從左側的燃料的熱值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常見的幾種燃料的熱值。思考：柴油的熱值是多少？它的物理意義是什么？

(2)3Kg的柴油完全燃燒，它放出的熱量是多少？3.3×107J×3=9.9×107Jq柴油=3.3×107J/kg：1千克的柴油完全燃燒時放出的熱量為3.3×107焦燃料的熱值燃料完全燃燒時放出熱量的計算：Q=qmQ=qV想一想：500g汽油完全燃燒時可以放出多少熱量？可知：q=4.6×103J/kgm=500g=0.5kg求：Q解：Q=qm=4.6×103J/kg×0.5kg=2.3×103JV的單位是m3m的單位是kg燃料燃燒計算公式

普通的家用煤爐燃燒無煙煤，燃燒效率只有15％；普通燃煤鍋爐，燃燒效率約為30％；現(xiàn)代化的鍋爐，燃燒效率可達90％左右。

什么是燃燒效率？

閱讀與思考燃料燃燒效率在實際利用燃料中，燃料很難完全燃燒，而且放出的內能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分．爐子的效率：有效利用的熱量與完全燃燒時放出的熱量的比值．燃燒效率：η=Q利用/Q放出X100%1）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒。2）盡可能減少各種熱量損失。提高燃料利用率的措施4、沖程中的能量轉化1、工作原理3、一個工作循環(huán)總結一、改變內能的另一種方式:做功(能量的轉化)對物體做功——

內能增大物體對外做功——

內能減小二、汽油機2、構造1.定義：1千克的某種燃料在完全燃燒時所放出的熱量叫做這種燃料的熱值。符號：q2.單位：焦耳/千克（J/Kg）或J/m33.q柴油=3.3×107J/kg的物理意義：1千克的