（整理版）熱機2

1、164 熱機你知道汽油機的工作原理嗎？它在工作過程中能量怎樣轉(zhuǎn)化？什么叫熱機的效率？怎樣提高熱機的效率呢？智 能 提 要內(nèi)能的利用熱 機汽油機的工作原理能 量 的 轉(zhuǎn) 化熱 機 的 效 率燃料的熱值定 義單 位燃料的利用率問：如何理解燃料的熱值？答：從我們的生活經(jīng)驗事實可知，做一頓飯所需的熱量是一定的，但所需的煤火燃?xì)獾馁|(zhì)量大小是不同的 這正好表示質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒放出的熱量是不同的特性，我們就可以用1kg的某中燃料完全燃燒所放出的熱量叫做這種燃料的熱值 從這個定義可知，同中燃料的熱值相同，不同燃料的熱值一般不同它反映的是燃料的特性，其大小于燃料質(zhì)量大小、是否完全燃燒、放出的熱量大小無

2、關(guān)，但在數(shù)值上等于一定質(zhì)量的燃料完全燃燒放出的熱量q與其質(zhì)量m的比值問：怎樣更深刻地理解四沖程汽油機的工作過程？信息快遞：每完成一個工作循環(huán)，活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周燃?xì)鈱ν庾龉σ淮未穑核臎_程汽油機的每一個工作循環(huán)包括四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣，這四個沖程中只有做功沖程即燃燒膨脹做功沖程對外做功，它是靠燃料汽油在汽缸中燃燒，生成高溫高壓的燃?xì)?，燃?xì)馔苿踊钊麑ν庾龉?，實現(xiàn)了內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，從而使汽車獲得了動力機械能，而且其他三個沖程靠飛輪的慣性來完成，吸氣、壓縮、排氣沖程需消耗機械能，其中壓縮沖程機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能形成高溫高壓燃油氣體混合物，遇電火花而猛烈燃燒，獲得更大的內(nèi)能，在

3、這其中，還存在燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量轉(zhuǎn)化形式問：怎樣從熱機的效率來理解提高燃料的利用率？答：我們知道，熱機的效率=，其中，燃料完全燃燒放出的能量即為熱機的燃?xì)鈨?nèi)能，燃?xì)鈨?nèi)能=散熱損失能量+機械損失能量克服摩擦+有用機械能從上面的等式中可看出，要提高熱機效率可盡量減少各種能量損失，其中減少燃?xì)獾膬?nèi)能損失是有效措施就是重新利用燃?xì)鈨?nèi)能如熱電站，這樣可提高燃料利用率當(dāng)然，現(xiàn)代化的新型熱機比方課本p117介紹的現(xiàn)代汽車的發(fā)動機利用微電腦控制的噴油系統(tǒng)，可提高燃油在汽車中的燃燒效率，從而業(yè)可提高燃料的利用率作為當(dāng)今石油等能源物質(zhì)的嚴(yán)重匱乏而又必須面臨的嚴(yán)峻事實，提高燃料的利用率的問題就顯得尤為重要

4、我們作為新世紀(jì)祖國建設(shè)的接班人，在這個問題上有著很廣闊的探索空間，我們希望有更多的同學(xué)將來在汽車工業(yè)、能源開發(fā)遇利用等方面做一個科技型的節(jié)能專家問：為什么熱機的效率比擬低？答：根據(jù)熱機效率的定義可知，熱機的效率比擬低，說明熱機中燃料完全燃燒放出的能量中用來做有用功的局部比擬少為什么會比擬少呢？要答復(fù)這個問題，先要弄清熱機工作過程中有哪些損失能量的原因，歸納起來應(yīng)該有以下幾個原因：1燃料并未完全燃燒，使局部能量白白浪費掉了例如，一輛汽車從身邊駛過，有時我們從汽車排出的氣體中嗅到了汽油味，這說明汽油機中的汽油未完全燃燒2熱機工作的排氣沖程要將廢氣排出，而排出的氣體中還具有內(nèi)能，另外汽缸壁等也會傳走

5、一局部內(nèi)能3由于熱機各零部件之間有摩擦，需要克服做功而消耗局部能量4曲軸獲得的機械能也未完全用來對外做功，而有一局部傳給飛輪以維持其繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這局部雖然是機械能，但不能稱之為有用功據(jù)上所述，熱機中能量損失的原因這么多，所以熱機的效率一般都比擬低中 考 擷 要本節(jié)的中考考點有：結(jié)合熱值的概念，計算燃料燃燒時放出的熱量，燃燒過程與吸熱過程的綜合；判斷內(nèi)燃機工作過程中能量的轉(zhuǎn)化；根據(jù)熱機效率的意義，尋求提高熱機效率的途徑最近兩年中，關(guān)于熱機效率的中考試題出現(xiàn)的頻率較高智 能 拓 展內(nèi)燃機的廣泛應(yīng)用內(nèi)燃機，特別是汽油機、柴油機的出現(xiàn)，在社會經(jīng)濟的各個部門中獲得了廣泛的應(yīng)用對工農(nóng)業(yè)和交通運輸業(yè)的開展來說

6、，內(nèi)燃機的重要性甚至超過了電機內(nèi)燃機是各種交通運輸工具的強大動力內(nèi)燃機的創(chuàng)造導(dǎo)致了汽車制造業(yè)的興起1885年戴姆勒和本茨分別造出了汽車，1888年鄧錄普創(chuàng)造充氣輪胎，1895年美國人福特開辦的汽車廠采用惠特尼生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化零件的方法，建立了“裝配線，日產(chǎn)1000輛t型汽車1923年柴油機成為載重汽車的動力，隨后又在大客車方面與汽油機并駕齊驅(qū)1913年第一臺裝置柴油機的內(nèi)燃機車誕生，促進了鐵路運輸技術(shù)的 ，內(nèi)燃機車同電氣機車一起逐步取代了蒸汽機車1912年艘柴油機驅(qū)動的遠洋輪船下水到20世紀(jì)70年代初，全球商隊輪船中已有80%是由柴油機驅(qū)動的1903年美國萊特兄弟駕駛內(nèi)燃機發(fā)動的飛機首次飛上了天空1

7、909年法國工程師布來里昂特駕駛飛機飛越英吉利海峽1927年林德伯格實現(xiàn)了從紐約到巴黎的不著陸飛行 全世界被這一空前的成就所震驚，更大、更平安的飛機從此得到改良和革新內(nèi)燃機的創(chuàng)造使生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了重大的革命，內(nèi)燃機一出現(xiàn)很快就開始取代畜力成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的動力自1910年拖拉機成批生產(chǎn)以來，它的使用又促進了農(nóng)用工具機，如播種機、收割機等機械的大量制造，加快了農(nóng)業(yè)機械化的進程內(nèi)燃機還被廣泛應(yīng)用于軍事設(shè)施例如：飛機、火箭軍艦、潛水艇、坦克、戰(zhàn)車等，成為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中不可缺少的動力設(shè)備除上述以外，在其他領(lǐng)域中諸如發(fā)電、排灌、工程機械、地質(zhì)鉆探等部門，都是應(yīng)用內(nèi)燃機的場所在人們的生活領(lǐng)域中，家用汽車和摩托車使

8、用的動力機械也是內(nèi)燃機內(nèi)燃機正在廣泛應(yīng)用中不斷得到改良，它的結(jié)構(gòu)日趨成熟、完善，性能不斷提高，最高熱效率到達了46%智 能 歸 例題型一 知道汽油機的工作原理及工作過程中能量的轉(zhuǎn)化例 有關(guān)四沖程內(nèi)燃機的表達中，不正確的選項是 a工作中只有做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能b工作中壓縮沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能c工作開始時要靠外力啟動d每一個工作循環(huán)，燃?xì)庵蛔龉σ淮沃R點 熱機的工作原理及工作過程中能量的轉(zhuǎn)化情況闖關(guān)點撥 吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成了內(nèi)燃機的一個 工作循環(huán)析 在內(nèi)燃機的四個沖程中，只有在做功沖程中，燃?xì)獠艑ν庾龉Γ瑑?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能壓縮沖程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)燃機開始工作時需要外力啟

9、動，所以，a、c、d所說的都是對的答 選b題型二 認(rèn)識燃料熱值的物理意義，并會計算燃料完全放出的熱量 例1 干木材的熱值是1.2×107j/kg，它的物理意義是_要放出3.6 × 107j的熱量，需要完全燃燒_kg的干木材知識點 認(rèn)識熱值的物理意義，并會進行計算在實際情況中燃料不能完全燃燒，所放出的熱量肯定比利用該公式算出的要少闖關(guān)點撥 燃料的熱值是燃料的一種特性，其物理意義由定義可知，要求燃料燃燒放出的熱量情況，可利用q放=qm來計算解 其物理意義是：1kg干木柴完全燃燒放出1.2×107的熱量由q放=qm得：例2 小明學(xué)習(xí)了熱學(xué)的有關(guān)知識后，知道水的比熱是4.

10、2×103jkg·，他想估算一下自己家每天燒水、做飯需要的熱量，于是小明仔細(xì)記錄了他家每天燒水、煮飯、炒菜需要的時間，并把它折算成燒水時間，相當(dāng)于每天將30kg20的水燒開1小明家每天燒水做飯需要多少熱量?2如果普通煤的燃燒值為3×107j/kg，從理論上講小明家每天燒水做飯需要多少千克煤?3小明家實際平均每天需要燒4塊蜂窩煤，按每塊蜂窩煤含煤算，他家每天實際用煤2kg，由此小明計算出他家煤爐的效率只有16.5%，你認(rèn)為小明家煤爐效率低的原因是什么?4從大的方面講，家用煤爐除了熱效率低浪費能源的缺點外，另一個主要缺點是什么?知識點 利用公式q放=qm和的綜合計算闖

11、關(guān)點撥 用公式q放=qm和來計算此題是一道熱學(xué)知識與生活實際聯(lián)系緊密的好題同時告訴我們在學(xué)習(xí)物理知識時要注意理論聯(lián)系實際，并要有高度的環(huán)保意識解 1qcm(t2t1) 將數(shù)據(jù)代入得q1.0×107j2mkgkg3煤不能完全燃燒；熱量散失嚴(yán)重4產(chǎn)生廢渣、廢氣，造成環(huán)境污染題型三 認(rèn)識熱機的效率，并會進行有關(guān)的計算例 甲、乙兩汽車，甲的汽油機效率比乙的汽油機效率高，這說明 a甲做功比乙多b甲做功比乙快c甲消耗的汽油比乙少d以相同的牽引力行駛相同的路程，甲耗油比乙少知識點 考查對熱機效率的理解闖關(guān)點撥 熱機的效率與功率、做功的多少沒有必然聯(lián)系析 汽油機做功的多少由牽引力的大小和汽車前進的距

12、離的大小有關(guān)，與汽油機的效率無關(guān)，所以a不正確；汽油機做功的快慢是由汽油機的功率決定的，與汽油機的效率無關(guān)，故b不正確；汽油機做功的多少沒有確定，其耗油量也不能確定，故c也是錯誤的在d選項中，由w=fs可知，兩汽油機做的功相等，由于甲的效率高，故甲耗油少答 選d 中考典題精析圖15-11考題1 汽油機的一個工作循環(huán)是由四個沖程組成，其中在做功沖程中燃?xì)鈱钊龉?，實現(xiàn)了_能向_能的轉(zhuǎn)化圖15-11表示的是汽油機的_沖程填沖程的名稱 市東城區(qū)中考題闖關(guān)點撥 由汽油機汽缸示意圖區(qū)分沖程名稱時，要根據(jù)兩氣門的關(guān)閉活塞的上下運動情況來確定，要判斷是否是做功沖程可觀察火花塞是否點火析 在做功沖程中，將內(nèi)

13、能轉(zhuǎn)化為機械能；從圖中可以看出：進氣門翻開、排氣門關(guān)閉，活塞由上往下運動，汽油和空氣的混合物將進入汽缸，這是吸氣沖程答 內(nèi)能 機械能 吸氣020406080100120km/h圖15-12考題2 一輛轎車在平直的高速公路上勻速行駛，轎車上的速度表如圖15-12所示，在此過程中1轎車速度為多少km/h？合多少m/s？2假設(shè)轎車行駛過程中發(fā)動機的功率為40kw，那么該車行駛中 所受阻力多大？3這段過程中轎車消耗汽油，其發(fā)動機的效率多 大？q汽油×107j/kg省市中考題闖關(guān)點撥 這是一道力學(xué)與熱學(xué)的綜合試題，涉及了速度、平衡力、功、功率、熱量、熱值、效率等許多知識點計算發(fā)動機的效率可根據(jù)

14、熱機的效率公式，w有即為發(fā)動機牽引力對汽車所做的功，w總等于汽油完全燃燒放出的熱量解 轎車的速度為90km/h 由 得： 因轎車勻速運動，受力平衡所以阻力f=f=1600n 汽油燃燒釋放的熱量為： 牽引力做功為： 發(fā)動機效率為：智 能 訓(xùn) 練根底知識訓(xùn)練1汽油機的工作過程由吸氣、 、做功、排氣四個沖程組成，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是 沖程. 題型一×107j/kg，現(xiàn)有汽油500g，假設(shè)燃燒一半，剩余汽油的熱值是_j/kg.題型二×1010m3，即年輸氣質(zhì)量為_kg。假設(shè)這些天然氣完全燃燒放出的熱量是_j。管道內(nèi)天然氣密度為6kg/m3，天然氣的熱值是5×107j

15、/kg題型二4隨著人們物質(zhì)生活水平逐步提高，農(nóng)村的廚灶發(fā)生了革命性的變化煤球爐、沼氣灶和液化氣灶等灶具已走進家庭.液化氣與煤相比,熱學(xué)方面突出的優(yōu)點是 _；環(huán)保方面突出的優(yōu)點是 _ .假設(shè)要將初溫為20的水加熱到80,至少需要燃燒 _m3 的液化氣 ×103j/(kg×107j/ m3 題型二5一臺內(nèi)燃機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25，廢氣帶走的能量占30，摩擦等機械損耗占10，那么它的機械效率為 。題型三6近期煤價節(jié)節(jié)攀升，少數(shù)不法商販將煤矸石破碎后摻在優(yōu)質(zhì)煤中高價銷售，客戶為了不上當(dāng)，最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菣z測以下物理量的中( ) 題型二a熱值 b比熱容 c溫度

16、d質(zhì)量7關(guān)于“熱機，以下說法中正確的選項是( ) 題型一a壓縮沖程中的能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 b做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 c熱機所產(chǎn)生的噪音，可以被熱機上的消音器完全吸收 d用水循環(huán)來降低熱機的溫度，主要是利用水比熱容較大的特性8內(nèi)燃機工作的四個沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是 題型一9有關(guān)四沖程內(nèi)燃機表達中，不正確的說法是 題型一a工作中只有做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能b效率可以大于1c工作開始時要靠外力啟動d每一個工作循環(huán)，燃?xì)庵蛔龉σ淮?0四口之家分別單獨使用不同種類的燃料時的平均月消耗量分別為：木柴約200 kg，煙煤約80kg，液化石油氣約30kg；煤氣約60kg這四

17、種燃料中哪一種燃料的熱值最高? 題型二a液化石油氣 b煤氣 c煙煤 d木柴11一支蠟燭在燃燒過程中，它的 題型二a質(zhì)量變小，比熱容變小，熱值變小b質(zhì)量變小，比熱容變小，熱值不變c質(zhì)量不變，比熱容不變，熱值變小d質(zhì)量變小，比熱容不變，熱值不變綜合提高訓(xùn)練1酒精的熱值為q，質(zhì)量為m的酒精完全燃燒一半放出的熱量為 ，剩余酒精的熱值為 。題型二2燃燒生活垃圾放出的熱量用來發(fā)電，是綜合利用垃圾的一種方法，據(jù)資料顯示，僅全國城市生活垃圾就達 1.5×108t假設(shè)燃燒1t垃圾可放出1.5×1010j的熱量，如果將 我國的城市生活垃圾全部燃燒，那么放出的熱量是_j，它相當(dāng)于_kg煤炭完全燃

18、燒放出的熱量煤炭的熱值為3.0×107j/kg題型二3柴油機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機，某型號柴油機的效率是30%，在柴油機內(nèi)完全燃燒2kg柴油能放熱 j，這些熱通過該柴油機的轉(zhuǎn)化能對外做有用功 ×107j/kg題型三4s195型柴油機的局部技術(shù)規(guī)格如表所示汽缸數(shù)汽缸直徑額定功率轉(zhuǎn) 速燃油消耗率冷卻方式195 mm8.8 kw r/min0.27 kg/kwh蒸發(fā)水冷其中，“額定功率是指柴油機正常工作時對外所做機械功的功率；“燃油消耗率是指柴油機正常工作時，每輸出1 kwj/kgj/(kg).(1) 假設(shè)柴油機的水箱中貯有10kg冷卻水，當(dāng)水的溫度由20上升到40時，這些水所

19、吸收的熱量是_j；(2) 柴油機的效率100%式中w為柴油機在某段時間內(nèi)對外所做的功，q為它在這段時間內(nèi)所消耗的柴油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量，那么該柴油機正常工作時的效率約為_題型三5甲、乙兩臺汽油機，甲的功率比乙的大那么以下說法中正確的選項是 題型三甲做的功肯定比乙的多做相同的功，甲用的時間比乙的短甲消耗的能量肯定比乙的多甲的機械效率肯定比乙的高6關(guān)于燃料和熱值，以下說法正確的選項是 題型二a燃料熱值與燃料的質(zhì)量無關(guān)b容易燃燒的燃料，熱值一定大c煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量比燃燒木柴放出的熱量一定多d為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料7熱機的效率是熱機性能的一個重要指標(biāo)，下面噶熱機效率的表達