第四讲机械能和内能的相互转化

第四讲 机械能和内能的相互转化（燃料与热值）

知识点梳理

一、比热容

1、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比热容用字母c表示，单位是： ，符号是： 。

⑶比热容是物质的一种特性，大小与 、 有关，与 、 、 、

、 等无关。

3 ⑷水的比热容为4.2×10J(kg·℃) 表示：1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）

3的热量为4.2×10J

⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为

2、计算公式：Q=cmΔt ，Ｑ吸＝cm（t－t0），Ｑ放＝cm（t0－t）

（1）水的比热容大，在质量和吸收的热量相同时，升高的温度比其它物质小；放出的热量

相同时，降低的温度比其它物质小，因而温差变化较小。

（2）水的比热容大，在质量和升高的温度相同时，比其它物质吸收的热量多，因而可用水

来降温；在降低的温度相同时，比其它物质放出的热量多，因而可用水来取暖。

二、内能

1.内能的获得——燃料的燃烧：。

2.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。

32、单位：J/kg （气体燃料的热值单位符号通常用“J/m”）

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 ，只与 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），Q=Vq

774、酒精的热值是3.0×10J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10J。

7337煤气的热值是3.9×10J/m，它表示：1m煤气完全燃烧放出的热量是3.9×10J。

典型例题

例1、关于燃料的热值，下列说法正确的是 （ ）

A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多

B．燃料燃烧得越充分，则燃料的热值就越大

C．燃料燃烧时质量减少，其热值逐渐减小

D、燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关

例2、一杯煤油燃烧了一半，则它的（ ）

Ａ、比热容和热值均不变

Ｂ．比热容减为原来地一半，热值不变

Ｃ．比热容不变，热值减为原来的一半

Ｄ．比热容和热值均减为原来的一半

例3、天然气的热值是8.3×107J/ m3,它的物理意义是_______________________．完全燃烧

________千克汽油放出的热量等于完全燃烧１m3天然气放出的热量．（q汽油=4.6×107J/Kg）

例4、把500g、20℃水温度升高50℃，设燃料燃烧时放出的热量只有75%被水吸收，则需要

燃烧多少立方米的煤气？（q煤气=3.9×10^7J/m3）

例5、小星家的太阳能热水器，水箱容积式200L.小星进行了一次观察活动某天早上，他用

温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水

箱中的水温为45℃. 问：（1）水箱中水的质量和水吸收的热量[c水=4.2*10^3J/（kg*℃）]

（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，尔煤气灶的效率为40％，求至少需要燃

烧多少煤气？（煤气的热值为q=4.2*10^7J/kg）

【小结】

当堂练习

1. 叫作热值，碳的热值是3.0×107/kg，读

作 ，它表示完全燃烧4.0千克的焦碳能够放出

的热是 焦。

2. 燃料在燃烧时放出的热量与、、都有关。

3.汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧2kg的汽油可放出的热量J。

4.一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，

摩擦等机械损耗占10%，则此内燃机的效率为_________．

5．木炭的热值是3.4x10J/kg ，完全然烧500g木炭，能放出 J的热量。柴油机

是工农业生产中常用的热机。已知某型号柴油机的效率为η，柴油的热值为q。将质量为m

的柴油完全燃烧，能放出的热量Q＝______________，这些热量通过该柴油机的转化对外所

做的有用功W=_______________.

6.说出下列过程中能量转化或转移的情况：

(1）火箭点燃后腾空而起

(2)流星发光

(3)晒太阳感觉暖和 7

7. 将一瓶酒精用去三分之二，则剩余部分酒精的密度、比热容和热值 （ ）

A. 都变为原来的三分之一 B. 密度、比热容不变，热值变为原来的三分之一

C. 都不变 D. 热值不变，密度、比热容变为原来的三分之一

8. 通常情况下，一个三口之家使用燃料的月消耗量最少的燃料的是 （ ）

A．燃烧值为1.2×107焦/千克的木材

B．燃烧值为3.4×107焦/千克的煤

C．燃烧值为7.1×107焦/千克的液化气

D．一样多

9.现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有（ ）

A．较大的比热容 B.较低的沸点 C.较高的凝固点 D.较大的热值

10.下列说法正确的是（ ）

A．燃烧值大的燃料比燃烧值小的燃料完全燃烧时放出的热量多

B．柴油机工作时，燃料燃烧每放出1焦的热量就可得到1焦的机械能

C．热机的效率越大，它的功率就越大

D．柴油机的效率一般比汽油机高，就是说完成相同的有用功，柴油机所用燃料完全

燃烧放出能量比汽油机少

11. 热机甲的效率比热机乙的效率大，这句话的意思是（ ）

A．甲的功率比乙的功率大

B．甲在单位时间内烧的燃料比乙少

C．甲比乙能做更多的功

D．甲对燃料燃烧释放的热能的利用率比乙高

12.汽油机在做功冲程中,气缸中空气的温度、内能和体积变化情况是（ ）

A．温度升高，内能增加，体积缩小 B．温度升高，内能增加，体积增大

C．温度降低，内能减少，体积缩小 D．温度降低，内能减少，体积增大

13. 1t水在烈日照射下，温度升高20℃岮吸收了多少热量？这些热量相当于完全燃烧多少

kg的天然气放出的热量？（天然气的热值是4.4×107J/kg）

14.木炭的热值为3.4×107J/kg，若6.3kg的木炭完全燃烧时放出的热量被30℃、680kg的水

完全吸收，在标准大气压下，水的温度升高到多少℃？

15.在1标准大气压下把10kg、40℃的水烧开，若干木柴完全燃烧放出的热量有50%被水吸

收，需要燃烧多少千克的干木柴？（干木柴的热值是1.2×107J/kg）

16．有一台汽油机的效率为24%，每小时耗油2kg ，求这台汽油机的功率。

（汽油的热值是3.6×107J/kg）

某辆小汽车油箱内装满35kg汽油，司机小王驾车到某城市执行任务，路程为300km。在高

速公路上匀速行驶时，车受到的阻力是920N。（汽油完全燃烧产生的内能有30％转化为机

械能；汽油的热值为4.6×107J／kg）求：

（1）汽车到达目的地牵引力所做的功。

（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油。

【你有哪些收获】

课后练习

1．能够对外做功是物体具有能量的标志．以下日常生活中的有关现象，由于物体具有机械

能引起的是 ( )

A．阳光照射下的禾苗茁壮成长 B．山坡上滚落的巨石砸坏了汽车

C．载重汽车在高速公路上奔驰 D．水壶里的水沸腾后壶盖被顶起

2．热机的发展历程，充分显示人类在能源利用方面的技术进步．热效率最高的热机是

( )

A．活塞蒸汽机 B．柴油机

C．汽油机 D．喷气发动机

3．下列实例中属于机械能转化为内能的是 ( )

A．内燃机的活塞在燃气推动下运动

B．点燃的火箭飞向太空

C．夏天，广场上的石凳被晒得发烫

D．陨石坠入地球大气层成为流星

4．热机经历蒸汽机、内燃机到喷气发动机的发展进程，其技术革新的明显标志是 ( )

A．功率越来越大 B．效率越来越高

C．功能越来越复杂 D．体积越来越大

5．如图所示，生活中的有关物品，利用内能工作的是 (

)

6．下列对热学知识进行的归纳总结中，正确的是 （ ）

A．下滑时通过做功

增加了物体内能 B．空气推动塞子时内能增加 C．海边昼夜温差小是因D．小蒸汽轮机利用机械能为水的比热容小 转化成内能来工作

7．用手压住回力玩具车，往后退一点，此过程手做功，回力玩具车的_______能增加；松手后，回力玩具车向前跑，_______能转化为动能．

8．冬天一场大雪后，在雪地里玩耍的小宝宝被冻哭了，妈妈心疼的把宝宝的小手放在自己的手心中搓揉了一会，又放到怀中．

(1)“搓揉”是利用________方式使宝宝小手暖和的；(2)“放到怀中”又是利用______方式使宝宝小手暖和的；(3)这两种方式都能让宝宝的小手暖和，表明_______．

9．把刚烧开的水灌入两个保温瓶中，如图甲和乙所示，一个灌了八九成满后塞上瓶塞，另一个全部灌满后塞上瓶塞．一会儿，乙的瓶塞“噗”地一声跳了出来，而甲的瓶塞始终不动．

根据上述现象，可以判断________瓶是灌了八九成满的水；瓶塞跳出时，发生能的转化形式是________________________．

10．如图所示的是四冲程汽油机的

11．热机是利用燃料燃烧产生的高温高压气体做功，将_________能转化为机械能的装置．汽油机的做功冲程，活塞运动接近汽缸的顶端，进气门、排气门关闭，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动________向下运动．

12．已知焦炭的热值是3．0×107J／kg，则200 g的焦炭燃烧完一半，最多可放出_____J的热量，此时焦炭的热值将________．(选填“变大”或“变小”或“不变”)

13．取一只透明胶卷盒，底部钻一个小孔，刚好能将电子式火花发生器的放电针管塞进孔中，如图所示．打开塑料盖盒，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮，塑料盒盖立即被弹出很远．

(1)实验中发生的能量转化是__________________________．

(2)根据此实验原理，制造的机械有________(填写一点即可)．

(3)实验中酒精发生的状态变化是__________．

(4)根据所学的物理知识及生活经验推断，要成功完成该实验，需要注意的问题有：

A．__________________________．

B．__________________________．

C．__________________________．

14．汽车的心脏是_________机，它工作时有四个冲程，其中把机械能转化为内能的是_______冲程；把内能转化为机械能的是_______冲程．

15

．如图所示，

是皮球落地后又弹起的闪光照片图．皮球运动过程中的机械能损失，主要

是来自于与地面的接触和碰撞，皮球在空中运动的机械能损失可忽略不计．

A

B C

(1)选取皮球运动过程中在空中的A、B、C三个位置，皮球具有的机械能最小的位置是_______．

(2)若皮球在B点的重力势能等于C点的重力势能，则B、C两点中动能较大的是_____．

(3)观察图片可知，皮球的运动规律可归纳为______，皮球的机械能最终转化为___能．

－ 16．干木柴的热值是1．2×107J／kg，水的比热容是4．2×103J／(kg℃)1．

(1)完全燃烧2kg干木柴能放出多少J的热量?

(2)干木柴放出的热量有21％被水吸收，则可使100kg的水温度上升多少℃?

17．小明同学做“比较不同燃料燃烧放热不同”实验时，在燃烧皿中倒入10 g 酒精，点燃酒精给烧杯中的水加热，用温度计测水的温度，如图所示．

(1)理论计算，10 g酒精完全燃烧能放出多少热量?(q酒精=3×107J／kg)

(2)烧杯中水的初温是25℃，质量是200 g，酒精完全燃烧放出的热量只

有

14％被烧杯中水吸收，酒精烧完后水温会升高多少?(c水=4．2×103J／(kg℃))

中考先接触

1.（2012鸡西）晓伟用液化石油气将1kg的水由20℃加热至100℃，水需吸收 J的热量，

3若不计热量散失，需消耗 kg的液化石油气。（C水 =4.2×10 J/(kg·℃)，液化石油气的热

7值为q =8.0×10J/kg）

72.液化石油气的热值高达4.6×10J/ kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价

7格低廉、热值仅为2.9×10J/ kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某

液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75 %．已知水的比热容为c水=4.2×310J/(kg·℃），问：

(1）瓶内燃气的热值是多少？

(2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？