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　　第十四章：內(nèi)能的利用

　　第一節(jié)：內(nèi)能的利用

　　內(nèi)能的利用方式

　　利用內(nèi)能來加熱：實(shí)質(zhì)是熱傳遞。

　　利用內(nèi)能來做功：實(shí)質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

　　第二節(jié)：熱機(jī)

　　1、熱機(jī)：

　　定義：熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。

　　熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等

　　2、內(nèi)燃機(jī)：

　　內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程。

　　四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

　　在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。

　　在這四個(gè)沖程中只有做功沖程是燃?xì)鈱�活塞做功，而其它三個(gè)沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。

　　壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

　　做功沖程是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

　�、倨�油機(jī)工作過程：

　�、诓裼蜋C(jī)工作過程：

　　3、汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：

　�、倨�油機(jī)的氣缸頂部是火花塞；

　　柴油機(jī)的氣缸頂部是噴油嘴。

　�、谄�油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；

　　柴油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。

　�、燮�油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是點(diǎn)燃式；

　　柴油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是壓燃式。

　　④柴油機(jī)比汽油及效率高，比較經(jīng)濟(jì)，但笨重。

　�、萜�油機(jī)和柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動(dòng)。

　　4、熱值

　　燃料燃燒，使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

　　定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號(hào)q表示。

　　單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/m3）。

　　熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等無關(guān)。

　　公式：、

　�、貿(mào)＝qmm=Qqq=Qm

　　Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料質(zhì)量——千克（kg）。

　�、赒＝qVV=Qqq=QV

　　Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料體積——立方米（m3）。

　　物理意義：酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。

　　煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。

　　第三節(jié)：熱機(jī)效率

　　影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。

　　有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進(jìn)爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強(qiáng)的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。

　　熱機(jī)的效率：熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。

　　熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志，與熱機(jī)的功率無關(guān)。

　　公式：Q總=Q有用ηQ有用=Q總η

　　由于熱機(jī)在工作過程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。

　　熱機(jī)能量損失的主要途徑：廢氣內(nèi)內(nèi)、散熱損失、機(jī)器損失。

　　提高熱機(jī)效率的途徑：①使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失；②機(jī)件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機(jī)的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。

　　常見熱機(jī)的效率：蒸汽機(jī)6%～15%、汽油機(jī)20%～30%、柴油機(jī)30%～45%

　　內(nèi)燃機(jī)的效率比蒸汽機(jī)高，柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)高。

　　第十五章電流與電路

　　第一節(jié)電荷摩擦起電

　　1、電荷：

　　帶電體：物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說是物體帶了電（荷）。這樣的物體叫做帶電體。

　　自然界只有兩種電荷——被絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷是正電荷（＋）；被毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷（－）。

　　電荷間的相互作用：同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。

　　帶電體既能吸引不帶電的輕小物體，又能吸引帶異種電荷的帶電體。

　　電荷：電荷的多少叫做電荷量，簡稱電荷，符號(hào)是Q。電荷的單位是庫侖（C）。

　　2、檢驗(yàn)物體帶電的方法：

　　①使用驗(yàn)電器。

　　驗(yàn)電器的構(gòu)造：金屬球、金屬桿、金屬箔。

　　驗(yàn)電器的原理：同種電荷相互排斥。

　　從驗(yàn)電器張角的大小，可以判斷所帶電荷的多少。但驗(yàn)電器不能檢驗(yàn)帶電體帶的是正電荷還是負(fù)電荷。

　�、诶�用電荷間的相互作用。

　�、劾�用帶電體能吸引輕小物體的性質(zhì)。

　　3、使物體帶電的方法：

　�。�1）摩擦起電：

　　定義：用摩擦的方法使物體帶電。

　　背景：

　　宇宙是由物質(zhì)組成的，物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是由位于中心的原子核和核外的電子組成的，原子核的質(zhì)量比電子的大得多，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電子在原子核的吸引下，繞核高速運(yùn)動(dòng)。原子核又是由質(zhì)子和中子組成的，其中質(zhì)子帶正電，中子不帶電。

　　在各種帶電微粒中，電子電荷量的大小是最小的，人們把最小電荷叫做元電荷，通常用符號(hào)e表示。任何帶電體所帶電荷都是e的整數(shù)倍。6.25×1018個(gè)電子所帶電荷等于1C。

　　在通常情況下，原子核所帶的正電荷與核外所有電子總共帶的負(fù)電荷在數(shù)量上相等，整個(gè)原子呈中性，也就是原子對外不顯帶電的性質(zhì)。

　　原因：由于不同物質(zhì)原子核束縛電子的本領(lǐng)不同。兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，原子核束縛電子的本領(lǐng)弱的物體，要失去電子，因缺少電子而帶正電，原子核束縛電子的本領(lǐng)強(qiáng)的物體，要得到電子，因?yàn)橛辛硕嘤嚯娮佣鴰У攘康呢?fù)電。

　　注意：①在摩擦起電的過程中只能轉(zhuǎn)移帶負(fù)電荷的電子；

　�、谀Σ疗痣姷膬蓚�(gè)物體將帶上等量異種電荷；

　　③由同種物質(zhì)組成的兩物體摩擦不會(huì)起電；

　�、苣Σ疗痣姴⒉皇莿�(chuàng)造電荷，只是電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，使正負(fù)電荷分開，但電荷總量守恒。

　　能量轉(zhuǎn)化：機(jī)械能-→電能

　�。�2）接觸帶電：物體和帶電體接觸帶了電。（接觸帶電后的兩個(gè)物體將帶上同種電荷）

　�。�3）感應(yīng)帶電：由于帶電體的作用，使帶電體附近的物體帶電。

　　4、中和：放在一起的等量異種電荷完全抵消的現(xiàn)象。

　　如果物體所帶正、負(fù)電量不等，也會(huì)發(fā)生中和現(xiàn)象。這時(shí)，帶電量多的物體先用部分電荷和帶電量少的物體中和，剩余的電荷可使兩物體帶同種電荷。

　　中和不是意味著等量正負(fù)電荷被消滅，實(shí)際上電荷總量保持不變，只是等量的正負(fù)電荷使物體整體顯不出電性。

　　5、導(dǎo)體和絕緣體：

　　容易導(dǎo)電的物體叫做導(dǎo)體；不容易導(dǎo)電的物體叫做絕緣體。

　　常見的導(dǎo)體：金屬、石墨、人體、大地、濕潤的物體、含雜質(zhì)的水、酸堿鹽的水溶液等。

　　常見的絕緣體：橡膠、玻璃、塑料、油、陶瓷、純水、空氣等。

　　導(dǎo)體容易導(dǎo)電的原因：導(dǎo)體中有大量的自由電荷（既可能是正電荷也可能是負(fù)電荷），它們可以脫離原子核的束縛，而在導(dǎo)體內(nèi)部自由移動(dòng)。

　　絕緣體不容易導(dǎo)電的原因：在絕緣體中電荷幾乎都被束縛在原子范圍內(nèi)，不能自由移動(dòng)。（絕緣體中有電荷，只是電荷不能自由移動(dòng)）

　　金屬導(dǎo)體容易導(dǎo)電靠的是自由電子；酸堿鹽的水溶液容易導(dǎo)電靠的是正負(fù)離子。

　　導(dǎo)體和絕緣體之間并沒有絕對的界限，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。一定條件下，絕緣體也可變?yōu)閷?dǎo)體。

　　絕緣體不能導(dǎo)電但能帶電。

　　第二節(jié)電流和電路

　　1、電流

　　電流的形成：電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)形成電流。

　　電流的方向：把正電荷移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。電流的方向與負(fù)電荷、電子的移動(dòng)方向相反。

　　在電源外部，電流的方向是從電源的正極流向負(fù)極；在電源內(nèi)部，電流的方向是從電源的負(fù)極流向正極。

　　3、電路的構(gòu)成：電源、開關(guān)、用電器、導(dǎo)線。

　　電源：能夠提供電能的裝置，叫做電源。

　　干電池、蓄電池供電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

　　持續(xù)電流形成的條件：①必須有電源；②電路必須閉合（通路）。（只有兩個(gè)條件都滿足時(shí)，才能有持續(xù)電流。）

　　開關(guān)：控制電路的通斷。

　　用電器：消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置。

　　導(dǎo)線——傳導(dǎo)電流，輸送電能。

　　4、電路的三種狀態(tài)：

　　通路——接通的電路叫通路，此時(shí)電路中有電流通過，電路是閉合的。

　　開路（斷路）——斷開的電路叫斷路，此時(shí)電路不閉合，電路中無電流。

　　短路——不經(jīng)過用電器而直接用導(dǎo)線把電源正、負(fù)極連在一起，電路中會(huì)有很大的電流，可能把電源燒壞，或使導(dǎo)線的絕緣皮燃燒引起火災(zāi)，這是絕對不允許的。用電器兩端直接用導(dǎo)線連接起來的情況也屬于短路（此時(shí)電流將直接通過導(dǎo)線而不會(huì)通過用電器，用電器不會(huì)工作）。