内能的利用

内能（internal energy） 从微观的角度来看，是分子无规则运动能量总和的统计平均值。分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。

九年级物理 第十四章 内能的利用

• 热机
  • 热机
    • 把内能转化为机械能的机器叫热机
  • 内燃机
    • 冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程
    • 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
      • 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
    • 汽油机和柴油机的不同处
      • 汽油机
        • 气缸顶火花塞；点燃式；效率较低；吸入空气和汽油混合
      • 柴油机
        • 气缸顶喷油嘴；压燃式；效率较高；吸入空气
  • 飞轮每转动两次，做一次功，完成四个冲程
• 热机的效率
  • 燃料的热值
    • 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号q表示
    • 定义式：q=Q/m
      • 单位：J/kg
      • 每立方米酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J
    • 关于热值
      • 对于热值的概念，热值是一个理想值
      • 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
  • 热机的效率
    • 定义：热机工作时，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
    • ŋ=Q有/Q总×100%
      • Q有为做有用功的能量
      • Q总为燃料完全燃烧释放的能量
    • 提高热机效率的主要途径
      • 改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率
      • 尽量减小各种热散失
      • 减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量
      • 充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率
• 能量的转化和守恒
  • 内能的利用
    • 利用内能直接加热物体
    • 利用内能来做功
  • 能量守恒定律
    • 能量既不会凭空道灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，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
  • “第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律