物理11

第十四章 内能的利用

第1节 热机

1．内燃机

热机的定义：利用内能来做功的机器。

热机的能量转换：内能转化为机械能。

四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

内燃机的工作过程P19（图14.1-4)：做功冲程是内燃机中唯一对外外做功的冲程，其它三个冲程（吸气、压增和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。

压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。

2．汽油机和柴油机的比较

第2节 热机的效率

1．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。

单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg)，气体燃料的热值的单位是焦耳垂立方米（J/m³)。

热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积无关。

燃料燃绕，使燃料的化学能转化为内能。

公式：

①Q=qm Q–放出的热量一焦耳（J):q–热值–焦耳每千克（J/kg): m–燃料质量–千克（kg)

②Q=qV Q–放出的热量–焦耳（J)； q–热值–焦耳每立方米（J/m³);V–燃料体积–立方米（m³)物理意义：酒精的热值是3.0x10⁷J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0x10⁷J。

煤气的热值是3.9x10⁷J/m³，它表示：1m³煤气完全燃烧放出的热量是3.9x10⁷J。

火箭常用液态氢做燃料，是因为：①液态氢的热值大：②液态氢的体积小，便于储存和运输。

2．影响燃料有效利用的因素：

一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。

例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括：

①未完全燃烧的部分；

②高温烟气带走的热量；

③被容器、炉具、周围空气等吸收的热量。

有用的部分：水吸收的热量

热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。3．利用内能来加热：从能的角度看，这是内能的转移过程。

热效率公式：η=Q吸/Q放 Q放=qm或Q放=qV（气体燃料） Q吸=cm△t 4．利用内能来做功：从能的角度看，这是内能转化为机械能。

热机效率公式：η=W有/Q放 Q放=qm W有=Fs或W有=Pt

提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；

②机件间保持良好的润滑，减小摩擦。

常见热机的效率：蒸汽机6%～15%，汽油机20％～30%，柴油机30％～45%。

第3节 能量的转化和守恒

1．我们接触过以下形式的能量：机械能、内能、光能、化学能、电能，动能和势能属于机械能。

2．能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为为其他形式，或者从一个物述转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

3．判断能量的转化，要看能量大小的变化，在某一现象中，如果一种形式的能在减小的同时，引起另一种形式的能量增大，那么就可以确定这种形式的能量转化成了另一种形式的能量。

4．若发生能量的转移，必有一物体能量减少，另一种物体能最增加，并且能量的形式不变。

热传递的过程是内能的转移过程，内能转移的多少等于吸收或放出热量的多少。

5．火箭加速上升时，内能转化为机械能，机械能增加。