九年級物理上冊2.3熱機效率精講精練(新版)教科版

1、 熱機效率 初中物理 熱機效率 站i統(tǒng)胛聽名師點氏熬珮屈升能力】 【考點精講】 1. 熱機的效率：熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫作熱機的效率。 W 、 公式：n =藥-。由于損失的原因比較多，所以熱機的效率都小于 1 且一般都較低。 Q放 2. 提高熱機效率的主要途徑： (1) 使燃料充分燃燒。為了讓燃料盡可能完全燃燒，可通過改善燃燒環(huán)境，調(diào)節(jié)油、 氣比例等來實現(xiàn)。 (2) 盡量減少各種熱量損失。 (3) 在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)。 (4) 使用時注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整運動部件之間的間隙，減小因克服 摩擦阻力而額外消耗的功。 【典例精析】 例題 1 一

2、臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉(zhuǎn)速為 3600 轉(zhuǎn)/分，該柴油機活塞 1s 對外做功 _ 次。若其效率為 40%消耗 5kg 的柴油轉(zhuǎn)化成的機械能是 _。(q 柴油 = 4.3 x 107J/kg ) 思路導航：飛輪轉(zhuǎn)速為 3600 轉(zhuǎn)/分，則 1s 中飛輪轉(zhuǎn) 60 轉(zhuǎn)，在一個工作循環(huán)中做功一次， 飛輪轉(zhuǎn)兩周，因此 60 轉(zhuǎn)是 30 個工作循環(huán)，做功 30 次。5kg 的柴油完全燃燒時放出的熱量 為 Q = qm = 4.3 x 107J/kg x 5kg = 2.15 x 108J ,轉(zhuǎn)化的機械能為 W = n Q = 8 7 40%X 2.15 x 10 J=8.6 x 10 J。 答案：30

3、8.6 x 10 7 例題 2 現(xiàn)代生活中最重要的交通運輸工具一一汽車，與我們的生活走得越來越近了。 (1) 某單缸汽油發(fā)動機汽缸的活塞面積是 120cm2,做功沖程中活塞移動的距離是 30cm 氣體的平均壓強是 5x 105Pa。汽油的熱值是 4.6 x 107j/kg,每次做功耗油 0.2g，氣體一次 膨脹對活塞做的功是 _鼻；若每次做功過程中汽油的 90 %完全燃燒，每次汽油燃燒放出 的熱量是 _;排氣過程中，廢氣溫度 _ ，內(nèi)能 _ 。 (2) _ 汽油機的效率很低，主要原因之一是 _ 帶走了大量的能量。 思路導航：本題綜合考查功、熱值、熱機效率等知識點。 (1) W Fs= pSs=

4、 5x 105Pax 1.2 x 10 -2nix 0.3m= 1800J 一 3 7 3 Q= mcjx 90%= 0.2 x 10 kgx 4.6 x 10 J/kg x 90%= 8.28 x 10 J 排氣過程中，廢氣溫度降低，同時內(nèi)能減少。 (2) 汽油機的效率很低的主要原因是廢氣帶走了大量的能量。 3 答案：(1) 1800 8.28 x 10 降低 減少(2)廢氣 2 例題 3 圖 1 為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸 上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個 汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。3 (1) 發(fā)

5、動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將 _ 能轉(zhuǎn)化為 _ 能。 (2) 有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如下表所示。其中排量等于四個汽缸工作容 積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積， 又稱單缸排量，它取決于 活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長) 。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。 排 量 2.0 L 輸出功率 120 kW 轉(zhuǎn) 速 6000 r/min 該發(fā)動機在 1 s 內(nèi)做功 J ，單缸排量 V = L 。 在每個做功沖程里，發(fā)動機做功 W= J 。 (3) 在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為 W pV,式中p表示燃氣對活塞

6、的 、. 一 3 3 壓強，則 p= _ Pa o (1 L =10 m ) (4) 圖2為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式 W= pV的證明，請將推導 過程補充完整(要求各表達式均用 S、I或p表示)： 設(shè)活塞的面積為 S,沖程長為I，燃氣對活塞的壓強為p,則 燃氣對活塞的壓力F _ , 燃氣對活塞所做的功 W= _ , 又根據(jù)數(shù)學知識可知發(fā)動機的單缸排量 V _, 故 W=p V o 思路導航：閱讀題目，不難得到四缸發(fā)動機的工作過程： “內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸 的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽 缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、

7、壓縮和排氣工作?！?，并且“排量等于四個汽缸工 作容積的總和”，即排量等于單缸排量的 4 倍。 根據(jù)我們教材中所學的單缸內(nèi)燃機的工作原理可知： (1)發(fā)動機在做功沖程里， 將內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為機械能； (2) 根據(jù)表中的技術(shù)指標數(shù)據(jù)， 該發(fā)動機在 1 s 內(nèi)做功W=Pt=20000WA 1s=1.2 X 10 5J； 單缸排量 V=V/4=2.0 L /4=0.5L ; 轉(zhuǎn)速 6000 r/mi n=100 r/s ，而飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，二 1s 內(nèi)有 2X 100=200 個做功沖程，在每個做功沖程里，發(fā)動機做功 W=W200=1.2 X 10 5J /200=600J (3)

8、 v燃氣對活塞所做的功 W=pV, 曲軸 4 燃氣對活塞的壓強 p=W M=600J/0.5 X 10 一3 m3=1.2 X 106Pa； (4) 由所學壓強、 功公式和內(nèi)燃機工作原理，結(jié)合圖 2 可知，燃氣對活塞的壓力 F=pS, 燃氣對活塞所做的功 V=F l = pS l，而發(fā)動機的單缸排量 V= Sl ; WpSl = pM 答案：(1)內(nèi)；機械 (2) 1.2 X 105； 0.5 600 ( 3) 1.2 X 106 SI 【總結(jié)提升】 熱機計算四方面 1. 汽缸內(nèi)的壓力與壓強 做功沖程，高溫高壓的燃氣膨脹做功，對活塞產(chǎn)生很大的壓力和壓強。 壓力和壓強的關(guān) 系是 F= pS 或 p = S，式中的 S 是活塞的橫截面積，通常用汽缸的直徑求出。 2. 燃氣做功的計算 對于熱機的相關(guān)計算一般給出的已知量是排氣量 V 和汽缸內(nèi)壓強 p,由排氣量可導出活 V 塞一個沖程的行程 由汽缸內(nèi)壓強可導出燃氣對活塞的壓力 F= pS,故燃氣一次做功 W S =FL= pV,