透视与突破内能考点

黄继奎

内能考查的重点：内燃机的工作原理、热值的理解及应用、利用能量守恒定律判断能量的转化和转移、有关热量和热效率的综合计算。下面通过典例剖析，提炼解题方法，帮助同学们举一反三、触类旁通。

考点一：   内燃机的工作原理

例1 如右图所示是某单缸四冲程汽油机的 冲程，在此冲程中把 能转化成内能;若该汽油机飞轮转动的速度是3600 r/min，则汽油机每秒对外做功 次。

解析：由图可知，汽油机的进氣门和排气门关闭且活塞上行，因此该冲程是压缩冲程。在压缩冲程中，消耗了机械能，获得了内能，故能量转化是机械能转化为内能。单缸四冲程汽油机每完成一个工作循环对外做功一次，飞轮转2周。因为飞轮转速是3600 r/min，则每秒钟转60圈，做功30次。

答案：压缩 机械 30

解题技巧：（1）辨识冲程时，先观察进气门、排气门的开、闭情况，再根据活塞上、下运行情况来判断冲程。（2）冲程中能量转化的判断：要看消耗了什么能量，得到了什么能量，从而判断能量的转化。（3）根据飞轮转速求做功次数：首先熟记做功和飞轮转速的对应关系， 即每完成一个工作循环，飞轮转两周，对外做功一次。然后根据转速求出t时间内的转数为n，则做功次数为n / 2。

考点二：   热值的理解及应用

例2 长征二号运载火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢的 高;当液态氢燃烧一半后，剩余液态氢的热值将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。

解析：运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢，可以释放出更多的热量。热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，液态氢的热值不变。

答案：热值 不变

解题技巧：热值用来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小，它反映了燃料的燃烧特性。热值是物质本身的一种特性，它只与物质的种类有关，与燃料的质量、体积、燃料燃烧的情况无关。

考点三：   能量的转化和守恒

例3 某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（ ）。

A. 电能→机械能→光能 B. 光能→机械能→电能

C. 光能→电能→机械能 D. 机械能→电能→光能

解析：太阳能板在光照时发电，即把太阳能转化为电能;电能供给电动机转动，转化为机械能，调节百叶窗的开合。所以，该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。

答案：C

解题技巧：从能量的消耗和获取两个方面考虑：看消耗了什么形式的能，又获得了何种形式的能，然后根据能量转化（或转移）的方向做出判断。

考点四：   热量和热效率的综合计算

例4 在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有温度为20℃、质量为100 g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，完全燃烧酒精3 g。[水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），酒精的热值为3.0×107 J/kg]

（1）求水吸收的热量是多少？

（2）求此过程中酒精灯烧水的热效率。

（3）已知1 g 100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量。水开始沸腾后观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5 g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。

解析：（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：Q吸 = cm·（t - t0） = 4.2×103 J/（kg·℃）×0.1 kg×（100℃ - 20℃） = 3.36×104 J。

（2）3 g酒精完全燃烧释放的热量：Q放 = mq = 3×10-3 kg×3.0×107 J/kg = 9×104 J，

酒精灯烧水的热效率：η = ×100% = ×100% ≈ 37.3%。

（3）1 g 100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收2.26×103 J的热量，则5 g 100℃的水汽化成同温度的水蒸气需要吸收的热量：Q = 5 g×2.26×103 J/g = 1.13×104 J。

答案：（1）3.36×104 J （2）37.3% （3）1.13×104 J

解题技巧：（1）对于公式η = ×100%，其中Q有为有效利用的热量，Q总指总能量，要掌握热效率的几种类型：如果是用炉子给物体加热，则Q总为燃料完全燃烧放出的热量（Q总= mq），Q有为被加热物体吸收的热量;如果是太阳能热水器，则Q总为摄入的太阳光总能量，Q有为水吸收的热量;如果是用电热器烧水，则Q总为电流做功放出的热量，Q有为水吸收的热量。（2）解题时注意文字叙述中温度是“升高到”还是“升高了”，是“降低到”还是“降低了”，“升高了”和“降低了”对应的是温度的改变量即Δt，而“升高到”和“降低到”对应的是物体的末温。