焦耳定律 焦耳通过大量实验精确地确定了电流产生热量跟电流强度.电阻和时间的关系:电流通过导体产生的热量.跟电流强度的平方成正比.跟导体的电阻成正比.跟通电的时间成正比.即:Q=I2Rt.它适用于任何用电器热量的计算. 在仅有电流热效应存在的电路中.电能全部转化成了内能.而没有转化为其他形式的能.这时电流产生的热量等于电流所做的功.即Q=W.再根据W=UIt和U=IR可推导得出Q=I2Rt.焦耳定律的公式也可以表述为.用它解决某些问题比较方便.但必须注意它适用于只存在电流热效应的电路中. [例题选讲] 例1.今有“6V.6W 的电灯L1和“6V.1.5W 的电灯L2各式各一盏.把它们分别接到电压6伏的电源上.要求两灯具有同样的亮度.应在哪一盏灯的电路里串联一个电阻?阻值为多大? 解:∵U= ∴若L1.L2直接接入6伏电路上均能正常发光.即P1=6瓦.P2=1.5瓦. 今要求两灯具有相同的亮度.即L1的实际功率与L2的额定功率相同: P1=P2= L1的电路中应串联一个电阻RX起分压作用.如图所示 答:应给“6V.6W 的电灯串联一个6欧的电阻. 例2:如图所示.一个标有“6V .3.6W 字样的小灯泡L和最大阻值为50的滑动变阻器R串联后接在电源电压U 恒为6V 的电路中.设灯泡电阻不变.则下列判断不正确的是( ) A.无论如何移动滑片P.电路中总功率不会超过2W B.移动滑片P.电路中总功率最小值为0.6W C.当滑片P滑到某个位置时.L和R 的电功率相等 D.当滑片P由滑向的过程中.灯泡L的电功率一直是减小 解:电路中小灯泡L和滑动变阻器R串联.电源电压U=6V.当变阻器R的滑片在端时..则此时灯泡两端电压为6V.其功率为3.6W. 滑片P在端时.电路总电阻最大.电路中总功率最小.此时. 当滑片P 滑至某一位置.使接入电路的电阻时.其两端电压相等.L和R 电功率相等. 当滑片P由滑向的过程中.电路总电阻逐渐增大.电路中电流逐渐减小.由知.灯泡L的电功率一直是减小.答:选 A . 例3:如图所示.小灯泡L标有“6V 3.6W .滑动变阻器R 最大值为10欧.当滑片P移到端.小灯泡正常发光.试求: ⑴电源电压和小灯泡电阻. ⑵当滑片P移到端时.闭合S.你还能求出哪些物理量? 答案:⑴ 电源电压U=6V小灯泡的电阻 ⑵ 电路中的总电阻 电路中的电流 电路中消耗的总功率 电灯L消耗的功率 滑动变阻器消耗的电功率 滑动变阻器两端电压 例4:如图.是常见的静脉滴注装置.为了解冬季输液患者冰凉的感觉.小锐设想在导管外添加一个电加热器.使药液在流动中加热.他收集了相关数据:药液M=500克..焦/.一般滴注时间分钟.针头与瓶内液面竖直高度1米 ⑴ 不过若患者血压与针头处液体压强相等.则患者血压相当于多少毫 米汞柱? ⑵ 若使药液从5℃加热到35℃.该加热器电功率应多大? ⑶ 为了解除患者冰凉的感觉.请你再提出一种可行的方法. [解析]:本题以一个“小发明 作为题目的背景.综合了力学.热学. 电学和化学等知识.设计新颖且解答开放.在解答过程中要注意审题.学会从题设的众多条件中剥取所需的信息.就不难解决. ⑴ ,.即患者血压相当于73.5毫米汞柱. ⑵ 每秒钟流出的药液质量: 每秒的热量: ⑶方法1:传热法.用热水袋.暖水瓶等靠近扎针处.利用热传递使扎针处暖和. 方法2:水浴法.让输液管通过盛有热水的容器.使药液加热. 方法3:化学法.在能让输液管穿过的密封盒内放入生石灰块.使用时.只要打开盒的开口.让生石灰与空气中水蒸气发生放热反应.就可使药液加热. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英国杰出的物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是个富有的啤酒厂厂主。焦耳从小就跟父亲参加酿酒劳动,学习酿酒技术,没上过正规学校。16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习,然而由于老师有病,学习时间并不长,但是道尔顿对他的影响极大,使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他拿出一间住房开始了自己的实验研究。他经常利用酿酒后的业余时间,亲手设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生都在从事实验研究工作,在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。

  焦耳是从磁效应和电动机效率的测定开始实验研究的。他曾以为电磁铁将会成为机械功的无穷无尽的源泉,很快他发现蒸汽机的效率要比刚发明不久的电动机效率高得多。正是这些实验探索导致了他对热功转换的定量研究。

  从1840年起,焦耳开始研究电流的热效应,写成了《论伏打电所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》等论文,指出:导体中一定时间内所生成的热量与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。此后不久的1842年,俄国著名物理学家楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能、热能的等价性打下了基础,敲开了通向能量守恒定律的大门。焦耳也注意探讨各种生热的自然“力”之间存在的定量关系。他做了许多实验。例如,他把带铁芯的线圈放入封闭的水容器中,将线圈与灵敏电流计相连,线圈可在强电磁铁的磁场间旋转。电磁铁由蓄电池供电。实验时电磁铁交替通断电流各15分钟,线圈转速达每分钟600次。这样,就可将摩擦生热与电流生热两种情况进行比较,焦耳由此证明热量与电流二次方成正比,他还用手摇、砝码下落等共13种方法进行实验,最后得出:“使1磅水升高1°F的热量,等于且可能转化为把838磅重物举高1英尺的机械力(功)”(合460千克重米每千卡)。总结这些结果,他写出《论磁电的热效应及热的机械值》论文,并在1843年8月21日英国科学协会数理组会议上宣读。他强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的,哪里消耗了机械能或电磁能,总在某些地方能得到相当的热。这对于热的动力说是极好的证明与支持。因此引起轰动和热烈的争议。

  为了进一步说服那些受热质说影响的科学家,他表示:“我打算利用更有效和更精确的装置重做这些实验。”以后他改变测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热量作比较确定热功当量;利用水通过细管运动放出的热量来确定热功当量;其中特别著名的也是今天仍可认为是最准确的桨叶轮实验。通过下降重物带动量热器中的叶片旋转,叶片与水的摩擦所生的热量由水的温升可准确测出。他还用其他液体(如鲸油、水银)代替水。不同的方法和材料得出的热功当量都是423.9千克重·米每千卡或趋近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的时间,不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热功当量是一个普适常量,与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数,为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。

  1847年,当29岁的焦耳在牛津召开的英国科学协会会议上再次报告他的成果时,本来想听完后起来反驳的开尔文勋爵竟然也被焦耳完全说服了,后来两人合作得很好,共同进行了多孔塞实验(1852),发现气体经多孔塞膨胀后温度下降,称为焦耳-汤姆孙效应,这个效应在低温技术和气体液化方面有广泛的应用。焦耳的这些实验结果,在1850年总结在他出版的《论热功当量》的重要著作中。他的实验,经多人从不同角度不同方法重复得出的结论是相同的。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员。此后他仍不断改进自己的实验。恩格斯把“由热的机械当量的发现(迈尔、焦耳和柯尔丁)所导致的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现的第一项。

选自:《物理教师手册》

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人教版第十六章  热和能 复习提纲  

  一、分子热运动

   1.物质是由分子组成的。分子若看成球型,其直径以10-10m来度量。

   2.一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。

   ①扩散:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。

   ②扩散现象说明:A、分子之间有间隙。B、分子在做不停的无规则的运动。

   ③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。实验现象:两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:气体分子在不停地运动。

   ④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。

   ⑤分子运动与物体运动要区分开:扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。

   3.分子间有相互作用的引力和斥力。

   ①当分子间的距离d=分子间平衡距离r,引力=斥力。

   ②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:分子之间的斥力起主要作用。

   ③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。

   ④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。

   破镜不能重圆的原因是:镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。

   二、内能

   1.内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。

   2.物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。

   3.影响物体内能大小的因素:①温度:在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大;②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大;③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同;④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。

   4.内能与机械能不同:

   机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关。

   内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动。

   5.热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

   温度越高扩散越快。温度越高,分子无规则运动的速度越大。

   三、内能的改变

   1.内能改变的外部表现:

   物体温度升高(降低)──物体内能增大(减小)。

   物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)──内能改变。

   反过来,不能说内能改变必然导致温度变化。(因为内能的变化有多种因素决定)

   2.改变内能的方法:做功和热传递。

   A、做功改变物体的内能:

   ①做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加。物体对外做功物体内能会减少。

   ②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化。

   ③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。(W=△E)

   ④解释事例:图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧。钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧。图15.2-5乙看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴。

   B、热传递可以改变物体的内能。

   ①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

   ②热传递的条件是有温度差,传递方式是:传导、对流和辐射。热传递传递的是内能(热量),而不是温度。

   ③热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少。

   ④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。

   C、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同,前者能的形式发生了变化,后者能的形式不变。

   D、温度、热量、内能的区别:

     四、热量

   1.比热容:⑴定义:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。

   ⑵物理意义:表示物体吸热或放热的本领的物理量。

   ⑶比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

   ⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃)表示:1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J。

   ⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大。

   2.计算公式:Q=Cm(t-t0),Q=Cm(t0-t)。

  3.热平衡方程:不计热损失Q=Q

   五、内能的利用、热机

   (一)内能的获得──燃料的燃烧

   燃料燃烧:化学能转化为内能。

   (二)热值

   1.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。

   2.单位:J/kg。

   3.关于热值的理解:

   ①对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

   ②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它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、体积等均无关。

   3.公式:Q=mq(q为热值)。

  实际中,常利用Q=Q即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。

   4.酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

   煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

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

   6.炉子的效率:

   ①定义:炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

   ②公式:η=Q有效/Q=cm(t-t0)/qm′。

   (三)内能的利用

   1.内能的利用方式:

   ⑴利用内能来加热;从能的角度看,这是内能的转移过程。

   ⑵利用内能来做功;从能的角度看,这是内能转化为机械能。

   2.热机:定义:利用燃料的燃烧来做功的装置。

   能的转化:内能转化为机械能。

   蒸气机──内燃机──喷气式发动机。

   3.内燃机:将燃料燃烧移至机器内部燃烧,转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。

   4.内燃机大概的工作过程:内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段,吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。

   5.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。

   公式:η=W有用/Q=W有用/qm。

  提高热机效率的途径:使燃料充分燃烧;尽量减小各种热量损失;机件间保持良好的润滑、减小摩擦。

   6.汽油机和柴油机的比较:

 

 

汽油机

柴油机

构造:

顶部有一个火花塞

顶部有一个喷油嘴

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同点

冲程:活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。

   六、能量守恒定律

   1.自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习,但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。

   2.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。

   3.在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃烧释放的化学能,转化成电能;在核电站,核能转化为电能;电流通过电热器时,电能转化为内能;电流通过电动机,电能转化为机械能。

   4.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,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。

   能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

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人教版第十六章  热和能 复习提纲  

  一、分子热运动

   1.物质是由分子组成的。分子若看成球型,其直径以10-10m来度量。

   2.一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。

   ①扩散:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。

   ②扩散现象说明:A、分子之间有间隙。B、分子在做不停的无规则的运动。

   ③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。实验现象:两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:气体分子在不停地运动。

   ④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。

   ⑤分子运动与物体运动要区分开:扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。

   3.分子间有相互作用的引力和斥力。

   ①当分子间的距离d=分子间平衡距离r,引力=斥力。

   ②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:分子之间的斥力起主要作用。

   ③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。

   ④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。

   破镜不能重圆的原因是:镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围,镜子不能因分子间作用力而结合在一起。

   二、内能

   1.内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。

   2.物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。

   3.影响物体内能大小的因素:①温度:在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大;②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大;③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同;④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。

   4.内能与机械能不同:

   机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关。

   内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动。

   5.热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

   温度越高扩散越快。温度越高,分子无规则运动的速度越大。

   三、内能的改变

   1.内能改变的外部表现:

   物体温度升高(降低)──物体内能增大(减小)。

   物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)──内能改变。

   反过来,不能说内能改变必然导致温度变化。(因为内能的变化有多种因素决定)

   2.改变内能的方法:做功和热传递。

   A、做功改变物体的内能:

   ①做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加。物体对外做功物体内能会减少。

   ②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化。

   ③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。(W=△E)

   ④解释事例:图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧。钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧。图15.2-5乙看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴。

   B、热传递可以改变物体的内能。

   ①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

   ②热传递的条件是有温度差,传递方式是:传导、对流和辐射。热传递传递的是内能(热量),而不是温度。

   ③热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少。

   ④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。

   C、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同,前者能的形式发生了变化,后者能的形式不变。

   D、温度、热量、内能的区别:

     四、热量

   1.比热容:⑴定义:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。

   ⑵物理意义:表示物体吸热或放热的本领的物理量。

   ⑶比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

   ⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃)表示:1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J。

   ⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大。

   2.计算公式:Q=Cm(t-t0),Q=Cm(t0-t)。

  3.热平衡方程:不计热损失Q=Q

   五、内能的利用、热机

   (一)内能的获得──燃料的燃烧

   燃料燃烧:化学能转化为内能。

   (二)热值

   1.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。

   2.单位:J/kg。

   3.关于热值的理解:

   ①对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

   ②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它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、体积等均无关。

   3.公式:Q=mq(q为热值)。

  实际中,常利用Q=Q即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。

   4.酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

   煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

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

   6.炉子的效率:

   ①定义:炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

   ②公式:η=Q有效/Q=cm(t-t0)/qm′。

   (三)内能的利用

   1.内能的利用方式:

   ⑴利用内能来加热;从能的角度看,这是内能的转移过程。

   ⑵利用内能来做功;从能的角度看,这是内能转化为机械能。

   2.热机:定义:利用燃料的燃烧来做功的装置。

   能的转化:内能转化为机械能。

   蒸气机──内燃机──喷气式发动机。

   3.内燃机:将燃料燃烧移至机器内部燃烧,转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。

   4.内燃机大概的工作过程:内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段,吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。

   5.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。

   公式:η=W有用/Q=W有用/qm。

  提高热机效率的途径:使燃料充分燃烧;尽量减小各种热量损失;机件间保持良好的润滑、减小摩擦。

   6.汽油机和柴油机的比较:

 

 

汽油机

柴油机

构造:

顶部有一个火花塞

顶部有一个喷油嘴

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同点

冲程:活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。

   六、能量守恒定律

   1.自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习,但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。

   2.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。

   3.在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃烧释放的化学能,转化成电能;在核电站,核能转化为电能;电流通过电热器时,电能转化为内能;电流通过电动机,电能转化为机械能。

   4.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,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。

   能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

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