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　　第十四章：內(nei)能的利(li)用

　　第一節：內能的(de)利用

　　內能的利用方式

　　利用內能來加(jia)熱(re)：實(shi)質是熱(re)傳遞。

　　利用(yong)內(nei)能(neng)(neng)來(lai)做(zuo)功：實質(zhi)是內(nei)能(neng)(neng)轉化為機(ji)械能(neng)(neng)。

　　第二節：熱機

　　1、熱機：

　　定(ding)義：熱機(ji)是(shi)利用內能(neng)來做功，把內能(neng)轉化為機(ji)械能(neng)的機(ji)器。

　　熱機的種類：蒸(zheng)汽(qi)機、內燃機（汽(qi)油機和柴油機）、汽(qi)輪(lun)機、噴氣發動機等

　　2、內燃機：

　　內燃機活塞在汽缸內往(wang)復運動時，從(cong)氣(qi)缸的一(yi)(yi)端運動到另一(yi)(yi)端的過程(cheng)，叫做一(yi)(yi)個沖程(cheng)。

　　四沖(chong)程(cheng)內燃機包括(kuo)四個沖(chong)程(cheng)：吸氣(qi)(qi)沖(chong)程(cheng)、壓縮沖(chong)程(cheng)、做功沖(chong)程(cheng)、排(pai)氣(qi)(qi)沖(chong)程(cheng)。

　　在單缸(gang)四(si)(si)沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四(si)(si)個(ge)沖程為(wei)一個(ge)工作(zuo)循環，每個(ge)工作(zuo)循環曲(qu)軸轉2周，活塞上下(xia)往(wang)復2次，做功1次。

　　在這四個(ge)沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)中只有(you)做(zuo)(zuo)功(gong)沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)是燃氣(qi)對活塞做(zuo)(zuo)功(gong)，而其(qi)它(ta)三個(ge)沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)（吸氣(qi)沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)、壓縮沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)和排氣(qi)沖(chong)(chong)程(cheng)(cheng)）是依(yi)靠飛輪的慣(guan)性來完成的。

　　壓縮沖程將(jiang)機(ji)械能轉化為(wei)內能。

　　做功沖程是由內能轉化為機械(xie)能。

　　①汽油機工(gong)作過程：

　　②柴油機工作過程：

　　3、汽(qi)油機和柴油機的(de)比較：

　　①汽(qi)油(you)機的氣缸頂部(bu)是火花塞；

　　柴(chai)油(you)機(ji)的(de)氣缸(gang)頂部(bu)是噴油(you)嘴。

　　②汽(qi)油機(ji)吸氣沖(chong)程吸入氣缸的是(shi)汽(qi)油和空氣組成的燃料混合物；

　　柴油(you)機吸氣(qi)沖程吸入氣(qi)缸(gang)的是(shi)空氣(qi)。

　　③汽油機做功沖(chong)程的(de)點火方(fang)式是點燃式；

　　柴油機做功沖(chong)程的(de)點火方式(shi)是(shi)壓燃式(shi)。

　　④柴油機比汽油及效率高，比較(jiao)經濟(ji)，但(dan)笨重(zhong)。

　　⑤汽(qi)油(you)機(ji)和柴油(you)機(ji)在運轉之前(qian)都要靠外(wai)力輔助啟動。

　　4、熱值

　　燃(ran)料燃(ran)燒，使燃(ran)料的化學能(neng)轉化為內(nei)能(neng)。

　　定義(yi)：1kg某種燃料完全燃燒放出的(de)熱量，叫做這種燃料的(de)熱值。用(yong)符號q表(biao)示。

　　單(dan)位：固體燃料的熱(re)值(zhi)的單(dan)位是(shi)焦耳(er)每千克(ke)（J/kg）、氣體燃料的熱(re)值(zhi)的單(dan)位是(shi)焦耳(er)每立方米(mi)（J/m3）。

　　熱值是燃料本身的一種特性，只與(yu)燃料的種類有關，與(yu)燃料的形(xing)態(tai)、質量(liang)、體(ti)積(ji)、是否完全燃燒(shao)等無關。

　　公式：、

　　①Q＝qmm=Qqq=Qm

　　Q——放出的熱量(liang)——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每(mei)千克(ke)（J/kg）；m——燃料(liao)質量(liang)——千克(ke)（kg）。

　　②Q＝qVV=Qqq=QV

　　Q——放出的熱(re)量——焦耳（J）；q——熱(re)值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料體積——立方米（m3）。

　　物理意義(yi)：酒精(jing)(jing)的(de)熱(re)(re)值(zhi)是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精(jing)(jing)完全燃(ran)燒放(fang)出的(de)熱(re)(re)量(liang)是3.0×107J。

　　煤(mei)氣(qi)的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤(mei)氣(qi)完全燃燒(shao)放出的熱量是3.9×107J。

　　第三(san)節：熱機效率(lv)

　　影響燃(ran)(ran)料(liao)有效(xiao)利用的因素：一是燃(ran)(ran)料(liao)很難完全(quan)燃(ran)(ran)燒(shao)，二是燃(ran)(ran)料(liao)燃(ran)(ran)燒(shao)放出的熱量散(san)失(shi)很多(duo)，只有一小部分被(bei)有效(xiao)利用。

　　有效(xiao)利用燃(ran)料(liao)的(de)一些方法(fa)：把煤磨成(cheng)粉末狀、用空(kong)氣吹(chui)進爐膛（提高燃(ran)燒的(de)完全(quan)程度(du)）；以較強的(de)氣流(liu)，將煤粉在爐膛里吹(chui)起來燃(ran)燒（減少煙氣帶(dai)走的(de)熱量）。

　　熱機(ji)的效率(lv)：熱機(ji)用來做(zuo)有用功的那部分能量(liang)和(he)完全燃燒放出的能量(liang)之比叫(jiao)做(zuo)熱機(ji)的效率(lv)。

　　熱機(ji)的(de)效率是熱機(ji)性能的(de)一個重要標志，與熱機(ji)的(de)功(gong)率無關。

　　公式(shi)：Q總(zong)=Q有(you)用ηQ有(you)用=Q總(zong)η

　　由于(yu)熱機在工作過程中(zhong)總有能量損失，所以熱機的效率(lv)總小于(yu)1。

　　熱機能量損失的主(zhu)要途(tu)徑：廢氣內內、散熱損失、機器(qi)損失。

　　提高(gao)熱機效(xiao)率的(de)途徑：①使(shi)燃(ran)料(liao)充分燃(ran)燒，盡量減小各(ge)種熱量損(sun)失(shi)；②機件間(jian)保持(chi)良好的(de)潤滑，減小摩擦。③在熱機的(de)各(ge)種能量損(sun)失(shi)中(zhong)，廢(fei)氣(qi)帶走的(de)能量最(zui)多，設法(fa)利用(yong)廢(fei)氣(qi)的(de)能量，是提高(gao)燃(ran)料(liao)利用(yong)率的(de)重要(yao)措(cuo)施。

　　常見熱機(ji)的(de)效率：蒸汽(qi)機(ji)6%～15%、汽(qi)油機(ji)20%～30%、柴(chai)油機(ji)30%～45%

　　內燃機(ji)的效率比(bi)蒸汽機(ji)高，柴油(you)(you)機(ji)的效率比(bi)汽油(you)(you)機(ji)高。

　　第十(shi)五章電流與電路

　　第一節電荷摩擦起電

　　1、電荷：

　　帶(dai)電體(ti)：物(wu)(wu)體(ti)有了吸引(yin)輕小物(wu)(wu)體(ti)的性質(zhi)，我們就說是(shi)物(wu)(wu)體(ti)帶(dai)了電（荷(he)）。這樣的物(wu)(wu)體(ti)叫做帶(dai)電體(ti)。

　　自然(ran)界(jie)只有(you)兩種電(dian)荷(he)(he)——被(bei)絲綢(chou)摩擦過的玻璃棒帶的電(dian)荷(he)(he)是正(zheng)電(dian)荷(he)(he)（＋）；被(bei)毛(mao)皮(pi)摩擦過的橡(xiang)膠棒上帶的電(dian)荷(he)(he)叫做負(fu)電(dian)荷(he)(he)（－）。

　　電(dian)荷(he)間(jian)的相互作(zuo)用：同種電(dian)荷(he)互相排斥，異種電(dian)荷(he)互相吸引。

　　帶電體既能吸引不(bu)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，符號是Q。電荷的單(dan)位是庫侖（C）。

　　2、檢驗(yan)物體帶電(dian)的方法：

　　①使用驗電器。

　　驗(yan)電(dian)器(qi)的構造：金(jin)屬球、金(jin)屬桿、金(jin)屬箔。

　　驗電器的(de)原理：同種電荷相互排斥。

　　從驗(yan)(yan)電(dian)器(qi)張角的大(da)小，可以判(pan)斷所帶(dai)電(dian)荷的多少。但驗(yan)(yan)電(dian)器(qi)不(bu)能檢驗(yan)(yan)帶(dai)電(dian)體(ti)帶(dai)的是正電(dian)荷還是負電(dian)荷。

　　②利用電(dian)荷間的相互(hu)作用。

　　③利用帶電體(ti)能吸引輕小物體(ti)的性質。

　　3、使物體帶電的方法：

　　（1）摩擦(ca)起電(dian)：

　　定(ding)義：用摩擦的(de)方法(fa)使物體帶電(dian)。

　　背景：

　　宇(yu)宙(zhou)是由(you)物質組(zu)(zu)成的，物質是由(you)分子(zi)組(zu)(zu)成的，分子(zi)是由(you)原子(zi)組(zu)(zu)成的，原子(zi)是由(you)位于(yu)中心的原子(zi)核(he)(he)和核(he)(he)外的電(dian)子(zi)組(zu)(zu)成的，原子(zi)核(he)(he)的質量比(bi)電(dian)子(zi)的大得多，幾(ji)乎集中了原子(zi)的全部質量，原子(zi)核(he)(he)帶(dai)正(zheng)(zheng)電(dian)，電(dian)子(zi)帶(dai)負(fu)電(dian)，電(dian)子(zi)在原子(zi)核(he)(he)的吸引下，繞核(he)(he)高速(su)運動。原子(zi)核(he)(he)又是由(you)質子(zi)和中子(zi)組(zu)(zu)成的，其中質子(zi)帶(dai)正(zheng)(zheng)電(dian)，中子(zi)不帶(dai)電(dian)。

　　在(zai)各種帶(dai)電(dian)微粒中，電(dian)子(zi)電(dian)荷量的(de)大小是(shi)最小的(de)，人們把最小電(dian)荷叫(jiao)做(zuo)元電(dian)荷，通常用符(fu)號e表示。任何帶(dai)電(dian)體所帶(dai)電(dian)荷都是(shi)e的(de)整數(shu)倍。6.25×1018個電(dian)子(zi)所帶(dai)電(dian)荷等于1C。

　　在通(tong)常(chang)情況(kuang)下，原(yuan)子(zi)核所(suo)帶(dai)(dai)的正電(dian)荷與核外所(suo)有電(dian)子(zi)總共帶(dai)(dai)的負電(dian)荷在數量上相(xiang)等，整個原(yuan)子(zi)呈中性(xing)，也就是(shi)原(yuan)子(zi)對(dui)外不顯帶(dai)(dai)電(dian)的性(xing)質。

　　原因：由于不同物質原子(zi)(zi)核束(shu)(shu)縛(fu)(fu)(fu)電子(zi)(zi)的本領不同。兩個物體(ti)(ti)相互摩擦時(shi)，原子(zi)(zi)核束(shu)(shu)縛(fu)(fu)(fu)電子(zi)(zi)的本領弱的物體(ti)(ti)，要失去(qu)電子(zi)(zi)，因缺少電子(zi)(zi)而(er)帶(dai)正電，原子(zi)(zi)核束(shu)(shu)縛(fu)(fu)(fu)電子(zi)(zi)的本領強的物體(ti)(ti)，要得到電子(zi)(zi)，因為有(you)了(le)多(duo)余(yu)電子(zi)(zi)而(er)帶(dai)等量的負電。

　　注意：①在摩擦起電的過程中只能轉移(yi)帶負電荷(he)的電子(zi)；

　　②摩(mo)擦起電的(de)兩個物體將(jiang)帶上等量(liang)異種電荷；

　　③由同種物質組成的兩物體摩擦不(bu)會起電；

　　④摩擦起電(dian)(dian)并不(bu)是創造電(dian)(dian)荷(he)，只是電(dian)(dian)荷(he)從一個物(wu)體轉移到另(ling)一個物(wu)體，使(shi)正負電(dian)(dian)荷(he)分開(kai)，但電(dian)(dian)荷(he)總量守(shou)恒。

　　能(neng)量轉化(hua)：機(ji)械能(neng)-→電(dian)能(neng)

　　（2）接(jie)觸(chu)帶電(dian)：物體(ti)(ti)和帶電(dian)體(ti)(ti)接(jie)觸(chu)帶了電(dian)。（接(jie)觸(chu)帶電(dian)后的兩(liang)個物體(ti)(ti)將帶上同種電(dian)荷）

　　（3）感應帶(dai)(dai)(dai)電(dian)(dian)(dian)：由于帶(dai)(dai)(dai)電(dian)(dian)(dian)體(ti)的(de)作用，使帶(dai)(dai)(dai)電(dian)(dian)(dian)體(ti)附近的(de)物(wu)體(ti)帶(dai)(dai)(dai)電(dian)(dian)(dian)。

　　4、中和：放在一起的等量(liang)異種電荷完全抵消的現象。

　　如(ru)果物體(ti)所帶正、負電(dian)(dian)量不(bu)等，也會發(fa)生中和現象。這時，帶電(dian)(dian)量多的物體(ti)先用部分(fen)電(dian)(dian)荷和帶電(dian)(dian)量少的物體(ti)中和，剩余的電(dian)(dian)荷可(ke)使(shi)兩物體(ti)帶同種電(dian)(dian)荷。

　　中和不(bu)(bu)是意味著等(deng)(deng)量(liang)正(zheng)負(fu)電(dian)荷(he)被消(xiao)滅，實(shi)際上電(dian)荷(he)總量(liang)保持不(bu)(bu)變，只是等(deng)(deng)量(liang)的正(zheng)負(fu)電(dian)荷(he)使物(wu)體整(zheng)體顯不(bu)(bu)出電(dian)性。

　　5、導體和絕緣體：

　　容(rong)易導(dao)電的物體叫(jiao)(jiao)做導(dao)體；不容(rong)易導(dao)電的物體叫(jiao)(jiao)做絕(jue)緣(yuan)體。

　　常見的導體：金屬、石墨(mo)、人體、大(da)地、濕潤(run)的物(wu)體、含雜質的水(shui)、酸堿(jian)鹽(yan)的水(shui)溶(rong)液等。

　　常見(jian)的絕(jue)緣體：橡(xiang)膠(jiao)、玻璃、塑料(liao)、油、陶瓷、純水、空氣(qi)等。

　　導(dao)體(ti)(ti)容易導(dao)電的(de)原因：導(dao)體(ti)(ti)中有(you)大量的(de)自由(you)電荷（既可(ke)能是(shi)正電荷也(ye)可(ke)能是(shi)負電荷），它們可(ke)以(yi)脫離(li)原子核的(de)束縛，而在(zai)導(dao)體(ti)(ti)內部自由(you)移動。

　　絕緣體不容易(yi)導電(dian)的原因：在絕緣體中電(dian)荷(he)(he)幾(ji)乎都被束縛(fu)在原子范(fan)圍內，不能(neng)自(zi)(zi)由(you)移動。（絕緣體中有電(dian)荷(he)(he)，只(zhi)是(shi)電(dian)荷(he)(he)不能(neng)自(zi)(zi)由(you)移動）

　　金(jin)屬導體容易導電靠(kao)的(de)是(shi)自由電子(zi)；酸堿鹽的(de)水(shui)溶(rong)液容易導電靠(kao)的(de)是(shi)正負(fu)離子(zi)。

　　導(dao)(dao)體(ti)和絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)體(ti)之(zhi)間并沒有絕(jue)(jue)對的(de)界限，在一定(ding)條(tiao)件下可相(xiang)互轉化。一定(ding)條(tiao)件下，絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)體(ti)也可變為導(dao)(dao)體(ti)。

　　絕緣體不能導電但(dan)能帶電。

　　第二節電(dian)流和電(dian)路

　　1、電流

　　電(dian)流(liu)的形成：電(dian)荷在(zai)導體中定向移動形成電(dian)流(liu)。

　　電(dian)(dian)流的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)：把正電(dian)(dian)荷移動(dong)的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)規定(ding)為電(dian)(dian)流的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)。電(dian)(dian)流的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)與負電(dian)(dian)荷、電(dian)(dian)子的(de)(de)移動(dong)方(fang)(fang)向(xiang)相反。

　　在電(dian)(dian)源(yuan)外部，電(dian)(dian)流(liu)的方向(xiang)是從電(dian)(dian)源(yuan)的正極流(liu)向(xiang)負極；在電(dian)(dian)源(yuan)內部，電(dian)(dian)流(liu)的方向(xiang)是從電(dian)(dian)源(yuan)的負極流(liu)向(xiang)正極。

　　3、電(dian)(dian)(dian)路的構成：電(dian)(dian)(dian)源、開關、用電(dian)(dian)(dian)器、導線。

　　電(dian)(dian)源：能夠提供(gong)電(dian)(dian)能的裝置，叫做(zuo)電(dian)(dian)源。

　　干(gan)電(dian)(dian)池、蓄電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)時(shi)，化(hua)學能(neng)轉化(hua)為電(dian)(dian)能(neng)；發(fa)電(dian)(dian)機(ji)發(fa)電(dian)(dian)時(shi)，機(ji)械能(neng)轉化(hua)為電(dian)(dian)能(neng)。

　　持(chi)續電流形(xing)成的條件(jian)(jian)：①必(bi)須有電源(yuan)；②電路(lu)必(bi)須閉(bi)合（通路(lu)）。（只(zhi)有兩個(ge)條件(jian)(jian)都(dou)滿(man)足時，才能有持(chi)續電流。）

　　開(kai)關：控制電路(lu)的通斷。

　　用(yong)電(dian)器：消(xiao)耗電(dian)能，將電(dian)能轉化(hua)為其他形式能的裝置。

　　導線——傳導電(dian)流，輸送電(dian)能(neng)。

　　4、電路的三種(zhong)狀態：

　　通(tong)路(lu)(lu)——接通(tong)的(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)叫通(tong)路(lu)(lu)，此時電(dian)(dian)路(lu)(lu)中有(you)電(dian)(dian)流通(tong)過，電(dian)(dian)路(lu)(lu)是閉合(he)的(de)。

　　開路(lu)(lu)(lu)（斷(duan)路(lu)(lu)(lu)）——斷(duan)開的電路(lu)(lu)(lu)叫斷(duan)路(lu)(lu)(lu)，此時電路(lu)(lu)(lu)不閉合，電路(lu)(lu)(lu)中無電流(liu)。

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