熱機(jī)的效率、能量的轉(zhuǎn)化和守恒 知識(shí)點(diǎn) 人教版九年級物理全一冊

課題：熱機(jī)的效率與能量的轉(zhuǎn)化和守恒知識(shí)點(diǎn)一：熱機(jī)的效率燃料的熱值（代表燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的本領(lǐng)）定義：某種燃料完全燃燒放出放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。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(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積無關(guān)。公式：Q放＝qm、Q放＝qV

①Q(mào)——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料質(zhì)量——千克（kg）。

②Q——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）。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。火箭常用液態(tài)氫做燃料，是因?yàn)椋孩僖簯B(tài)氫的熱值大；②液態(tài)氫的體積小，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。燃料的有效利用、熱機(jī)的效率燃料燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在實(shí)際應(yīng)用中，燃料很難完全燃燒，所以放出的熱量比實(shí)際計(jì)算出的要少。另外，放出的熱量又很難得到全部有效利用，總會(huì)有一部分熱量損失。例如，用蜂窩煤燒水時(shí)，熱量損失的部分包括：①未完全燃燒的部分；②高溫?zé)煔鈳ё叩臒崃?；③被容器、爐具、周圍空氣等吸收的熱量。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進(jìn)爐膛（提高燃燒的完全程度）；

以較強(qiáng)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(jī)的效率：熱機(jī)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(jī)的效率。

公式：熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志，與熱機(jī)的功率無關(guān)；由于熱機(jī)在工作過程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。提高熱機(jī)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(jī)件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機(jī)的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)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(jī)的效率：蒸汽機(jī)6%～15%、汽油機(jī)20%～30%、柴油機(jī)30%～45%水瓶琴水瓶琴典例強(qiáng)化例1.酒精的熱值是3.0×107J/kg，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．燃燒1kg酒精一定能放出3.0×107J的熱量B．燃燒1kg酒精可能放出少于3.0×107J的熱量C．燃燒1kg酒精最多能放出3.0×107J的熱量D．完全燃燒1kg酒精能放出3.0×107J的熱量例2.熱機(jī)的效率較低，為了提高熱機(jī)的效率，你認(rèn)為下列方法目前不可能的是（）A．盡量使燃料充分燃燒B．盡量減少各種熱損失C．盡量減少因克服摩擦力而額外消耗的能量D．想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功知識(shí)點(diǎn)二：能量的轉(zhuǎn)化和守恒我們接觸過以下形式的能量：機(jī)械能、內(nèi)能、光能、化學(xué)能、電能

動(dòng)能和勢能屬于機(jī)械能，“動(dòng)能或勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量”的說法是錯(cuò)誤的。在一定的條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。要點(diǎn)詮釋對能量守恒的理解：判斷能量的轉(zhuǎn)化，要看能量大小的變化。在某一現(xiàn)象中，如果一種形式的能力在減小的同時(shí)，引起另一種形式的能量增大，那么就可以確定這種形式的能量轉(zhuǎn)化成了另一種形式的能量。若發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，必有一物體能量減少，另一種物體能量增加，并且能量的形式不變。熱傳遞的過程是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少等于吸收或放出熱量的多少。能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有方向性的。永動(dòng)機(jī)不可制成。典例強(qiáng)化例1.學(xué)習(xí)了“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”的知識(shí)后，同學(xué)們提出了下面的一些關(guān)于利用和開發(fā)能源的建議，其中不可行的是（）A．我國煤炭資源豐富，應(yīng)研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施B．電力部門應(yīng)加快進(jìn)行將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的研究，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過程中的損失C．我國應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)利用江河水利資源D．隨著資源的不斷消耗，應(yīng)研究出一種既可以不消耗或少消耗能量，又能不斷對外多做功的機(jī)器隨堂基礎(chǔ)鞏固1.關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是（）A．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C．燃料燃燒時(shí)，質(zhì)量越大，熱值越大D．燃料不完全燃燒時(shí)的熱值比完全燃燒時(shí)的熱值小2.現(xiàn)代大型運(yùn)載火箭的燃料采用液氫的原因是具有（）A．較高的沸點(diǎn)B．較高的熱值C．較低的凝固溫度D．較低的沸點(diǎn)3.隨著燃煤價(jià)格的不斷上漲，少數(shù)不法商販將煤矸石（礦井下與煤共生一處的石塊）粉碎后摻在優(yōu)質(zhì)煤中高價(jià)銷售給客戶，為避免上當(dāng)，最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菣z測下述物理量中的（）A．密度B．比熱C．熔點(diǎn)D．熱值4.焦炭的熱值為3.0×107J/kg，它的物理意義是，完全燃燒kg的焦炭放出的熱量能把50kg水的溫度升高60℃。[不計(jì)熱量損失]。5.為了比較酒精和碎紙片的熱值，如圖所示，兩同規(guī)格的燒杯中裝有質(zhì)量相等的水，取質(zhì)量（“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片分別放入兩個(gè)燃燒皿中，點(diǎn)燃它們分別給燒杯加熱，直到酒精和碎紙片完全燃燒通過比較，從而確定酒精和碎紙片的熱值大小關(guān)系．6.用燃?xì)庠顭?，燃?.5千克的煤氣，使50千克的水從20℃升高到70℃。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4.2×107J/kg。求：

（1）0.5千克煤氣完全燃燒放出的熱量；

（2）水吸收的熱量；

（3）燃?xì)庠顭男省?.液化石油氣的熱值高達(dá)4.6×107J/kg，一些不法商販為牟取暴利，常將液化石油氣與價(jià)格低廉、熱值僅為2.9×107J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶內(nèi)銷售給客戶。常州市質(zhì)監(jiān)局對某液化石油氣站銷售的瓶裝燃?xì)膺M(jìn)行檢測：將質(zhì)量為100kg、初始溫度為31℃的水裝入容器內(nèi)，用高效爐灶燃燒瓶內(nèi)燃?xì)饧訜崛萜髦械乃敝?00℃恰好沸騰，瓶內(nèi)燃?xì)庀牧?.84kg．通過高效爐灶，水能吸收燃?xì)馔耆紵尫艧崃康?5%．已知水的比熱容為c水=4.2×103J/（kg?℃），問：

（1）瓶內(nèi)燃?xì)獾臒嶂凳嵌嗌伲?/p>

（2）該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣有無摻混二甲醚？課時(shí)跟蹤訓(xùn)練1.在各種形式的能量相互轉(zhuǎn)化過程中，下列說法正確的是（）A．機(jī)械能一定守恒B．各種形式的能量都守恒C．各種形式能的總量一定守恒D．內(nèi)能一定守恒2.如圖所示，是一種在陽光下能不斷搖擺的塑料小花．花盆表面的太陽能電板在光照下，產(chǎn)生電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使小花左右擺動(dòng)．下列有關(guān)該小花擺動(dòng)過程中能量轉(zhuǎn)化的描述正確的是（）A．葉片將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．電動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C．太陽能電板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能D．小花將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能3.下列四種現(xiàn)象中，只發(fā)生能的轉(zhuǎn)移而不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化的過程是（）A．燒水時(shí)，水蒸氣頂起壺蓋B．閉合開關(guān)后，燈泡發(fā)光C．冬天，用手摸戶外的金屬桿時(shí)手感覺到冷D．給電動(dòng)自行車的蓄電池充電4.生物質(zhì)能發(fā)電廠通過焚燒植物桔桿獲取電能，發(fā)電期間的能量轉(zhuǎn)化過程是（）A.化學(xué)能→內(nèi)能→電能B．太陽能→內(nèi)能→電能C．太陽能→生物質(zhì)能→電能D．電能→內(nèi)能→化學(xué)能5.根據(jù)能量守恒定律，下列四幅圖中僅發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的一組是（）A．①②B．②③C．③④D．①③6.秋千蕩起來，如果不繼續(xù)用力會(huì)越蕩越低，甚至停止；皮球落地后，每次彈起的高度都會(huì)比原來低。在這兩個(gè)過程中，機(jī)械能了，轉(zhuǎn)化成了能。機(jī)械能是否守恒?，能的總量是否守恒?。7.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某種合金具有“形狀記憶功能”：如果在較低溫度時(shí)將它彎曲成某一形狀，然后加熱到較高溫度時(shí)再彎曲成另一形狀，那么當(dāng)降到原來較低溫度時(shí)，它會(huì)自行恢復(fù)到低溫時(shí)的形狀。

現(xiàn)用它制成如圖所示裝置：在可繞圓O轉(zhuǎn)動(dòng)的均勻輕質(zhì)圓盤上安裝了一個(gè)用形狀記憶合金做成的螺旋圈，它在溫度低時(shí)收緊、在溫度高時(shí)放松。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)把該圓盤的下半部分浸在盛有一定量熱水的水槽中時(shí)，只要給圓盤一個(gè)起始轉(zhuǎn)動(dòng)的力，圓盤就能克服摩擦和水的阻力連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

（1）上述