初三物理讲义专题06 内能利用（讲义）

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专题 06 内能利用（讲义）

一、知识梳理

一、热机

1.热机：利用内能做功的机械叫热机。

热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。

内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料

分为汽油机和柴油机两类。

2. 内燃机的工作原理

（1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火

花塞。

冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物；

压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；

做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能；

排气冲程—靠惯性运动，排出废气。

（2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷

油嘴。

柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是

汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空

气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷

油嘴喷油。

二、热机效率

1．热值（q）：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg。

（1）燃料燃烧放出热量：Q 放＝qm；（

放是燃料放出的热量，单位是 J；

是热值，单

位是 J/kg；

是质量，单位是 kg。）

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 是指燃料的质量，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等于

热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否

则 1kg 燃料燃烧过程中，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。

2.热机的效率：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，叫热机

的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式：

η=W有用

Q总

=W有用

3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利

用率的重要措施。

注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗

粒）； ②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，

减小摩擦）。

三、能量转化与守恒

1.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另一种形

式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

2．能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无

论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵

从能量守恒定律。

二、重点与难点

★重点一：热机效率

1.热机工作时，不能把燃料释放的能量全部利用。主要原因是机械散发热量造成能量

损失、废气排放也损失部分能量、发动机各部分零件相互摩擦消耗部分能量等。所以，热

机利用的做有用功的热量只占燃料燃烧放出热量小部分。

2.热机效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。由于热损

失的原因多，热机效率一般较低。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率不高，我

们仍然离不开它。

3.为了合理利用能量人类一直在努力提高热机效率。提高热机效率的途径：让燃料充

分燃烧；减少发动机各部分之间的摩擦。

★重点二：能量转换与守恒

能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生

物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从

日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、

石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律

是人们认识自然和利用自然的有力武器。

三、考查方向

1.热机及其内能转化

典例一：（2020·衡阳）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（

）。

A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁；

B．乙图冲程能获得动力；

C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程；

D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程

【答案】C。

【解析】甲图中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，是做功冲程，此冲程将

内能转化为机械能；

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