热机的发展和应用.ppt

地球上最主要的能源,太阳,第一次工业革命,想一想能源变化带给社会的影响？,常见的热机,第四章 能源的开发与利用,第一节 热机的发展和应用,1. 知识与能力,了解为克服蒸汽机弱点产生的内燃机。,了解由于英国纺织工业的发展，提出的动力要求推动了蒸汽机的发展与改进。,2 . 过程与方法,了解蒸汽机发明与改进的基本过程，瓦特怎样解决了关键问题。,3 . 情感态度与价值观,知道蒸汽机的出现引发的能源改革进而引发社会的经济政治变革。,了解蒸汽机在机器制造和交通运输中的应用。,掌握蒸汽机的发明与改进历程，及引发的经济政治变革。,蒸汽机的应用和社会影响。,蒸汽机实现了内能向机器能的转换。,1 . 重点,2 . 难点,蒸汽机的发明与改进,蒸汽机的广泛应用,第一次工业革命的社会影响,内燃机的诞生和发展,蒸汽机的发明与改进,气体在体积不变的状态下，压强随温度的变化叫做等容变化。,一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低） 1，增加（或减少）的压强等于它0时压强的1/273。,或 一定质量的某种气 体,在体积保持不变的情况 下, 压强p与热力学温度T 成正比。,查理,甲,乙,气体等容变化图像,由甲可以看出，在等容过程中，压强 跟摄氏温度是一次函数关系，不是简单的 正比例关系。如果把甲图的AB直线延长 至与横轴相交，把交点当做坐标原点，建 立新的坐标系，此时压强与温度的关系就 是正比例关系了。,图乙坐标原点的意义为“气体压强为0时其温度为0”。可以证明，当气体的压强不太大，温度不太低时，坐标原点代表的温度就是热力学温度的零度.所以说，在P-T图线中，一定质量某种气体的等容线是一条通过坐标原点的直线。,查理定律可以表述为：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强P跟热力学温度T成正比。,即,P=CT,或,为比例常数,C,压强P与热力学温度成正比可以表示为另外形式：,即,或,一定质量（m）的气体的总分子数（N）是一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）升高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小。,气体的等压变化,当压强保持不变时, 体积和温度之间的变化叫做等压变化。,一定质量的气体，在压强不变的情况 下，温度每升高（或降低）1，增加（或 减少）的体积等于它0时体积的1/273。,或 一定质量的某种气体，在体积保持不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。,盖-吕萨克,气体等压变化图像,盖-吕萨克定律可以表述为：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V跟热力学温度T成正比。,压强P与热力学温度成正比可以表示为另外形式：,即,V=CT,或,这里的C和玻意耳定律、查理定律表达式中的C都泛指比例常数，它们并不相等。,一定质量的理想气体的总分子数是一定的，要保持压强不变，当温度升高时，全体分子运动的平均速率V会增加，那么单位体积内的分子数一定要减小（否则压强不可能不变），因此气体体积一定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积一定减小。,等容变化过程，以及查理定 律的内容公式。,等压变化过程变化，以及盖- 吕萨克定律的内容公式。,掌握P-T、V-T图像及它们的物理意义。,培养从图像获取信息的能力。,一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。,n为气体的摩尔数，R为普适气体恒量,1.（2008年上海） 如图所示, 两端开口的弯管, 左管插入水银槽中,右管有一段高为h的水 银柱，中间封有一段空气，则 （ ） A. 弯管左管内外水银面的高度差为h B. 若把弯管向上移动少许, 则管内气体体积增大 C. 若把弯管向下移动少许，右管内的水银柱沿管壁上升 D. 若环境温度升高，右管内的水银柱沿管壁上升,ACD,解析,封闭气体的压强等于大气压与水银柱产生压强之差，故左管内外水银面高度差也为h，A对；弯管上下移动，封闭气体温度和压强不变，体积不变，B错C 对；环境温度升高，封闭气体体积增大，则右管内的水银柱沿管壁上升，D对。,2.（2008年上海） 汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升。已知某型号轮胎能在40C-90C正常工作, 为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么, 在t20C时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适（设轮胎的体积不变）。,解析,由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。,设在T0293K充气后的最小胎压为Pmin，最大胎压为Pmax。依题意，当T1233K时胎压为 P11.6atm。根据查理定律,解得：Pmin2.01atm,当T2363K是胎压为P23.5atm。根据查理定律,解得：Pmax2.83atm,3.（2008年上海） 温度计是生活、生产中常用的测温装置。右图为一个简单温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为2080，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示的温度分别是 （ ） A20、80、64 B20、80、68 C80、20、32 D80、20、34,C,解析,温度升高，容器内气体的体积增大， A点温度高，可见A、D点温度分别为80、20。,设D点下容器的体积为V0, 一小格玻璃管的体积为h。,由查理定律,解得 t=32,A D,2对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( ) A压强和温度不变，体积变大 B温度不变，压强减少，体积减少 C体积不变，温度升高，压强增大 D压强增大，体积增大，温度降低,C,3. 一定质量的某种气体,在压强p保持不变的情况下, 体积V与热力学温度T成 。,4. 由查理定律可知，一定质量的理想气体在体积不变时，它的压强随温度变化关系如图中实线表示。把这个结论进行合理外推，便可得出图中t0 ；如果温度能降低到t0，那么气体的压强将减小到 Pa。,正比,273,0,5. 在图所示的气缸中封闭着温度为100的空气, 一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接, 重物和活塞均处于平衡状态, 这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0, 问: 重物是上升还是下降？ 这时重物将从原处移动多少厘米? (设活塞与气缸壁间无摩擦),缸内气体温度降低,压强减小,故活塞下移,重物上升。,分析可知缸内气体作等压变化。设活塞截面积为S cm2,气体初态体积V1=10S cm3, 温度T1=373 K,末态温度T2=273 K， 体积设为V2=hScm3 (h为活塞到缸底的距离),据,可得h =7.4 cm,则重物上升高度h=107.4=2.6 cm,答案,6 . 如图，水平放置的汽缸内壁光滑，一个不导热的活塞将汽缸内的气体分为A、B两部分，两部分气体可以分别通过放在其中的电热丝加热。开始时，A气体的体积是B的一半，A气体的温度是17C，B气体的温度是27C，活塞静止。现缓慢加热汽缸内气体， 使A、B两部分气体的温度都升高10C，在此过程中活塞向哪个方向移动？,答案,设想先保持A、B的体积不变, 当温度分别升高10C时,对A有,同理，对B有,由于pApB，,所以pA