14：内能的利用(含答案)

第十四章《内能的利用》『知识回顾』知识点1：热值1.定义：燃料完全燃烧放出的热量Q 与其质量m 的 比值 ，叫做这种燃料的热值。

用字母q 表示。

【提示】热值大小与燃料的多少，是否完全燃烧无关。

2.单位： 焦每千克 或焦每立方米，符号是 J/kg 或 J/ m 3 。

3.公式：m Q q =或VQ q = 知识点2：热机1.定义：把 内 能转化为 机械 能的机器。

2.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。

3.内燃机分类：汽油机和柴油机。

4.内燃机工作过程：（1）每个工作循环分为四个冲程： 吸气 冲程、 压缩 冲程、 做功 冲程和 排气 冲程；（2）一个工作循环中只有 做功 冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性 来完成；（3）压缩冲程中 机械 能转化为 内 能，做功冲程中 内 能转化为 机械 能。

（4）一个工作循环活塞往复两次、曲轴转两周、燃气做功一次、进气门和排气门各开一次。

5.热机效率（1）定义：热机用来做 有用功 的那部分能量和燃料 完全燃烧 放出的能量之比。

（2）公式：总有Q Q =η知识点3：能量的转化和守恒（1）内容：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 为其他形式，或者从一个物体 转移 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量 保持不变 。

（2）说明：①能量的转化和转移都是具有方向性的；②能量的转化是通过物体做功来实现的。

能量在转化过程中，能量的形式发生了改变；③能量在转移过程中，能量的形式没有发生变化。

【提示】能量守恒定律不同于机械能守恒定律。

所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的。

『考点分析』1.考查热点： 热值的简单计算，热机的四个冲程，热机的效率和能量转化2.考查题型：以选择题、填空题为主3.备考重点：热机能量的转化，燃料燃烧放热的简单计算『经典例题』考点1：热值与热机的效率的综合计算例1 合理分类和利用垃圾可以变废为宝。

在一定条件下，1吨垃圾能”榨”出170kg 燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg ，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J ，燃烧时燃料油的化学能转化为 能。

【答案】6.8×109；内方法点拨：利用Q 放=mq 进行计算，注意质量的单位要用kg 。

燃烧是一种化学变化，燃烧过程中化学能转化为内能。

例2 太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，如表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1 h 内投射到1 m 2面积上的太阳能，则(1)水在10 h 内吸收多少热量？(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？(q 天然气＝8.4×107 J/m 3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率是多大？解：(1)水吸收的热量(有用能量)Q 吸＝cm Δt ＝4.2×103 J/(kg ·℃)×100 kg ×50 ℃＝2.1×107 J 。

(2)由题意知，Q 放＝Q 吸＝2.1×107J ，根据q ＝Q 放V 得，需要天然气的体积V ＝Q 放q 天然气＝ 2.1×107 J 8.4×107 J/m 3＝0.25 m 3。

(3)10 h 太阳能热水器吸收的太阳能(总能量)Q 总＝1.68×106 J/(m 2·h)×2.5 m 2×10 h ＝4.2×107J ，该太阳能热水器的能量转化效率η＝Q 吸Q 总＝2.1×107 J 4.2×107 J＝50%。

方法点拨：关于热值的计算要注意是气体的热值还是液体的热值，要注意气体的热值一般与它的体积有关，液体的热值一般与它的质量有关，运用单位时，不要写错公式。

考点2：热机的四个冲程例3 在四冲程汽油机的工作过程中，内能转化为机械能的冲程是( C )A ．吸气冲程B ．压缩冲程C ．做功冲程D ．排气冲程方法点拨：1．汽油机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程也有能量转化，将机械能转化为内能。

汽油机的做功冲程火花塞要点燃。

2．四冲程汽油机的一个工作循环中，高温高压的燃气推动活塞向下运动的是做功冲程。

考点3：能量的转化和守恒例7 热水瓶注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，在这一现象中瓶内气体的 能转化为软木塞的 能，该能量转化过程与汽油机的 冲程相同。

【答案】内 机械 做功方法点拨：1．自然界中的各种现象都是互相联系的，说明在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。

2．能量的转化是通过物体做功来实现的。

能量在转化过程中，能量的形式发生了变化，能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。

『中考链接』1. （2018四川巴中）在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）A ．吸气冲程B ．压缩冲程C ．做功冲程D ．排气冲程2. (2018辽宁葫芦岛）关于图甲和图乙下列说法中正确的是（ ）A ．图甲中塞子冲出时受的力为平衡力B ．图乙所示冲程能够提供动力C ．图甲中试管相对于飞出的塞子是运动的D ．图甲和图乙包含着相同的能量转化3.（2019枣庄）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）A.压缩冲程，将化学能转化成内能B.压缩冲程，将机械能转化成内能C.做功冲程，将内能转化成机械能D.做功冲程，将机械能转化成内能4.（2018山东临沂）小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（ ）A ．煤气燃烧越充分，其热值越大B ．加热过程中水的比热容变大C ．壶内水温度升高的过程中内能增大D ．水沸腾过程中吸收热量，温度不断升高5.（2018四川遂宁）小军帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识。

下列说法错误．．的是（ ） A ．鸡汤香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动B ．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变C．煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似D．限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠6.（2018山东泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。

通过计算可知，下列结果正确的是（）①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④7.（2018山东东营）水煎包是东营特色名吃，其特色在于兼得水煮油煎之妙，色泽金黄，一面焦脆，三面嫩软，皮薄馅大，香而不腻。

在水煎包的制作过程中，以下说法正确的是（）①水煎包“香气四溢”，说明分子在不停地做无规则运动②水煎包能被煎成金黄色，是因为油的沸点比水的沸点低③木柴燃烧时将化学能转化为内能④往热锅内倒入水会产生大量的“白气”，“白气”是水汽化形成的⑤锅盖不断被水蒸气顶起而发生“跳动”，此时水蒸气的内能转化为锅盖的机械能A．①②③⑤ B．①③⑤C．①③④⑤ D．②③④⑤8.（2018湖北荆门）世界是由物质组成的，下列关于物质的一些说法中，正确的是（）A．我们常说摩擦生热，那是因为做功改变了物体的内能B．组成物质的原子核是由质子、中子和电子组成的C．热胀冷缩的常识告诉我们，物体温度升高时，体积一定变大D．在绕地球飞行的神舟飞船内，物体的质量消失了，所以天平不能使用了9. （2018四川省内江市）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（）A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动10.（2018四川成都）小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。

已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（）A．水吸收的热量与水的末温成正比 B．水吸收的热量是3.15×105JC．热水器的能量转化效率是52.5% D．热水器的能量转化效率与环境温度无关11.（2018湖北武汉）在室温下，用绷紧的橡皮膜把一个空锥形瓶的瓶口封上，然后把瓶子放入热水中，如图所示，橡皮膜会向外凸。

下列关于瓶内气体的描述错误．．的是（）A．分于子的无规则运动会加剧B．内能会增大 C．质量会不变 D．压强会减小12.（2018浙江省温州市）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。

该过程中发生的能量转换是（）A．电能→机械能→光能 B．光能→机能→电能C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能13.（2019辽阳）如图是汽油机两个冲程的示意图，其中图中的冲程为汽车提供了动力。

汽油机在吸气冲程吸入气缸的是（填“空气”或“汽油和空气”）汽车发动机用水来冷却、是利用了水的大的特点。

14.（2018湖北省荆州市）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为20℃的自来水加热到50℃，则水吸收的热量为 J。

［水的比热容4.2×103J/（kg·℃）］若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为。

15.（2018湖北咸宁）用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5kg的水从20℃加热至沸腾，需完全燃烧 m3天然气。

（c水=4.2×103J/（kg•℃），q天然气=4×107J/m3）16.（2019梧州）有一个封闭电热水袋，其额定电压为220V，额定加热功率为500W，袋中装有质量为1kg，温度为10℃的水，将袋中的水加热到60℃时自动断电，在这过程中，袋内水吸收的热量是 J，假设没有热量损失，加热时间要 s。

[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)]17.（2019广州）(1)完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的倍。

0.7g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104J。

这些热量全部被100g的液体A吸收，液体的温度升高了50℃；完全燃烧1.4g酒精释放的热量全部被200g的液体A吸收，液体的温度升高了Δt= ℃(不考散热)。