热机一与热值--21

1、北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian学习目标：学习目标：l l 了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，主要了解常见的热机义，主要了解常见的热机内燃机工作过程及其内燃机工作过程及其在历史、现实生活中的应用实例；在历史、现实生活中的应用实例；l l 从能量转化的角度认识燃料的热值；从能量转化的角度认识燃料的热值；l l 知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的观点分析物理现象；观点分析物理现象；l l 通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概通过能量的转化和转移，进

2、一步认识效率的概念。念。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian重点：重点：l l 四冲程汽油机的基本工作原理；四冲程汽油机的基本工作原理；l l 能量守恒定律。能量守恒定律。难点：难点：l l 热机的工作原理；热机的工作原理；l l 区别能量转移和转化。区别能量转移和转化。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian（一）内能利用的两种情况：（一）内能利用的两种情况： 、 。（二）热机：把（二）热机：把 能转化为能转化为 能的机器叫热机。能的机器叫热机。热机常见种类有热机常见种类有 机、机、 机、汽轮机、喷气

3、发动机、汽轮机、喷气发动机机（三）内燃机分为汽油机和柴油机两大类。（三）内燃机分为汽油机和柴油机两大类。 内燃机一个工作循环由四个冲程组成：内燃机一个工作循环由四个冲程组成： 冲冲程、程、 冲程、冲程、 冲程、冲程、 冲程。其中只有冲程。其中只有 冲程实现内能向机械能的转化。冲程实现内能向机械能的转化。能量转化的关系能量转化的关系 冲程：机械能转化为内能；冲程：机械能转化为内能； 冲程：内能转化为机械能。一个工作循环中只冲程：内能转化为机械能。一个工作循环中只有有 冲程对冲程对外做功，其余三个冲程是消耗机械能外做功，其余三个冲程是消耗机械能，即靠飞轮的，即靠飞轮的 完成。完成。加热加热做功做功

4、内内机械机械蒸汽蒸汽内燃内燃吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气做功做功压缩压缩做功做功惯性惯性做功做功北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian（四）燃料燃烧过程中，燃料储藏的化学能转化为（四）燃料燃烧过程中，燃料储藏的化学能转化为内能内能（五）燃料的热值：（五）燃料的热值： 的某种燃料的某种燃料 燃烧放燃烧放出的热量叫这种燃料的热值。单位是：出的热量叫这种燃料的热值。单位是： 、 燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：（1）燃料的）燃料的 ；（2）燃料的）燃料的 ；（3）燃料是否充分）燃料是否充分 。 燃料完全燃烧放出热量

5、的计算公式：燃料完全燃烧放出热量的计算公式： 。其。其中中 为燃料的质量，为燃料的质量， 为燃料的热值。为燃料的热值。1kg完全完全J/kg种类种类质量质量燃烧燃烧Q Q放放=mq=mqmq北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian（六）热机效率：热机工作时，用来做（六）热机效率：热机工作时，用来做 的那部的那部分能量与分能量与 热量之比，叫做热机效热量之比，叫做热机效率。率。（七）提高热机效率的途径：尽量减小各种热量损失（七）提高热机效率的途径：尽量减小各种热量损失；保持良好的润滑，尽量减小摩擦；尽可能使燃料充；保持良好的润滑，尽量减小摩擦；尽可能使

6、燃料充分燃烧等等。分燃烧等等。（八）能量守恒定律的内容：能量既不会凭空（八）能量守恒定律的内容：能量既不会凭空 ，也不会凭空，也不会凭空 ，它只会从一种，它只会从一种 转化为转化为 ，或者从一个，或者从一个 转移到另一个转移到另一个 ，而在，而在 或或 的过程中，能量的总和保持不变。的过程中，能量的总和保持不变。有用功有用功燃料完全燃烧放出燃料完全燃烧放出的的消灭消灭产生产生转化转化其他形式其他形式物体物体物体物体转化转化转移转移北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian 注意：注意：定律中能的转化，是指通过定律中能的转化，是指通过 ，能的，能的形式发

7、生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指转化为内能。能的转移，是指 能从一个物体能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式转移到另一个物体上，能的形式 变化，如热传变化，如热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。做功做功同一种同一种没有没有北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian类型一：热机类型一：热机例例1汽油机工作的时候，活塞在气缸里往复运动。

8、汽油机工作的时候，活塞在气缸里往复运动。 活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个 。四冲程。四冲程汽油的工作过程是由汽油的工作过程是由 、 、 、 四个冲程组成。四个冲程组成。 其中其中只有只有 冲程是燃气对外做功。完成一个工作循环冲程是燃气对外做功。完成一个工作循环曲轴要转曲轴要转 周周。冲程冲程吸气吸气冲程冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排排气气冲程冲程做功做功两两举一反三：举一反三： 单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有（的冲程有（ ）A吸气、做功和排气冲程吸气、做功和排气冲程 B吸气、压缩

9、和做功冲吸气、压缩和做功冲程程C压缩、做功和排气冲程压缩、做功和排气冲程 D吸气、压缩和排气冲吸气、压缩和排气冲程程D D北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian2 2、 如图，表示做功冲程的示意图是如图，表示做功冲程的示意图是( ( ) )B B分析：分析：内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在做功冲程里进气门、排气门排气四个冲程组成。在做功冲程里进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞向下运动，活塞又通关闭，高温高压燃气推动活塞向下运动，活塞又通过连杆使曲轴转动。由图来判断，过连杆使曲轴转

10、动。由图来判断，(B)(B)图中进气门、图中进气门、排气门关闭，活塞向下运动，应为做功冲程。排气门关闭，活塞向下运动，应为做功冲程。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian举一反三举一反三：在四冲程汽油机的一个工作循环中，机械：在四冲程汽油机的一个工作循环中，机械能转化为内能的是（能转化为内能的是（ ）A吸气冲程吸气冲程 B压缩冲程压缩冲程 C做功冲程做功冲程 D排气冲程排气冲程B B总结升华：总结升华：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。四冲程汽油机的工作过程由吸一端叫做一个冲程。四冲程汽油机的工作

11、过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。其中只有做气、压缩、做功、排气四个冲程组成。其中只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程要靠飞轮功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。的惯性来完成。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian类型二：燃料的热值和热机效率类型二：燃料的热值和热机效率例例3焦炭燃烧值是焦炭燃烧值是3.0107J/kg，最少燃烧多，最少燃烧多少克的焦炭才可获得少克的焦炭才可获得6103J的热量。的热量。0.2g0.2g解：解：答：最少需燃烧答：最少需燃烧0.2g0.2g的焦炭。的焦炭。北京四中网校北京四中网校et

12、iantian北京四中网校北京四中网校etiantian举一反三：举一反三：【变式【变式1 1】有关热值的概念，下列说法中正确的是（有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）A燃料完全燃烧时，它的热量最大燃料完全燃烧时，它的热量最大B没有燃烧的燃料，热值等于零没有燃烧的燃料，热值等于零C燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大D燃料的热值与燃烧情况无关燃料的热值与燃烧情况无关D D【变式【变式2 2】无烟煤的热值大于干木柴的热值，则（无烟煤的热值大于干木柴的热值，则（ ）A烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多B要使它们放出同样多的热量，完全燃烧

13、的无烟煤的要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量质量小于完全燃烧的干木柴的质量C烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多D煤比木柴含有的热量多煤比木柴含有的热量多B B北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian总结升华：总结升华：燃料燃烧放出的热量与以下因素有关；燃料燃烧放出的热量与以下因素有关；（1 1）燃料的种类；）燃料的种类；（2 2）燃料的质量；）燃料的质量；（3 3）燃料是否充分燃烧。）燃料是否充分燃烧。 物质的燃烧值是物质的特性，不管该物质有物质的燃烧值是物质的特性，不管该物质有没有发

14、生燃烧，热值是不变的。没有发生燃烧，热值是不变的。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian例例4关于热机的效率，以下说法中正确的是关于热机的效率，以下说法中正确的是（ ）A热机做的有用功越多，效率就一定越高。热机做的有用功越多，效率就一定越高。B热机的功率大，效率就一定高。热机的功率大，效率就一定高。C热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高D以上说法都不对。以上说法都不对。D D解析：解析： 热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之

15、比。热机做的有用功多，但消耗的燃全燃烧放出的能量之比。热机做的有用功多，但消耗的燃料完全燃烧所放出的能量没有确定。就无法比较热机效率料完全燃烧所放出的能量没有确定。就无法比较热机效率的高低。热机的功率大，只表示单位时间内做的有用功多的高低。热机的功率大，只表示单位时间内做的有用功多。在热机单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的能量没。在热机单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的能量没有确定的情况下，也无法判断热机效率高低。热机单位时有确定的情况下，也无法判断热机效率高低。热机单位时间里消耗的燃料少，在热机功率没有确定的情况下，无法间里消耗的燃料少，在热机功率没有确定的情况下，无法确定单位时间里热机

16、所做的有用功的多少。因而无法判断确定单位时间里热机所做的有用功的多少。因而无法判断热机的效率高低热机的效率高低北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian举一反三举一反三 在热机里，用来做有功的那部分的能量在热机里，用来做有功的那部分的能量跟跟 的能量之比叫做热机的能量之比叫做热机的效率。热机的效率总是小于的效率。热机的效率总是小于 。燃料完全燃烧放出燃料完全燃烧放出1总结升华：总结升华： 在热机利用燃料燃烧来做功时，燃料燃烧放出在热机利用燃料燃烧来做功时，燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做有用功，相当一部分能的能量，并不能全部用来做有用功，相当一部分

17、能量散失了。用来做有用功那部分能量和燃烧完全燃量散失了。用来做有用功那部分能量和燃烧完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。热机的效率烧放出的能量之比，叫做热机的效率。热机的效率总是小于总是小于1 1。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian例例5一辆汽车的发动机输出功率为一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小，每小时耗（柴）油时耗（柴）油14kg，请计算发动机的效率（柴油的，请计算发动机的效率（柴油的燃烧值为燃烧值为4.3107J/kg）。）。39.539.5答案：发动机每小时做的答案：发动机每小时做的功功:W=Pt=66150W:W=Pt

18、=66150W3600s=2.383600s=2.3810108 8J,J,完全燃烧完全燃烧14kg14kg柴油放出的能量柴油放出的能量: :Q Q总总=4.3=4.310107 7J/kgJ/kg14kg=6.0214kg=6.0210108 8J,J,做有用功的能量做有用功的能量Q Q有有=W=2.38=W=2.3810108 8J,J,北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian举一反三举一反三：关于热机的效率，以下说法中正确的是关于热机的效率，以下说法中正确的是（ ）A热机做的有用功越多，效率就一定越高。热机做的有用功越多，效率就一定越高。B热机

19、的功率大，效率就一定高。热机的功率大，效率就一定高。C热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高高D以上说法都不对。以上说法都不对。D D总结升华总结升华: :热机效率公式热机效率公式: :效率的大小与有用功占燃料燃效率的大小与有用功占燃料燃烧释放的总热量的比值。烧释放的总热量的比值。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian例例6某瓶煤油的燃烧值是某瓶煤油的燃烧值是4.6107焦焦/千克，它的物理意千克，它的物理意义是义是 。如。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤

20、油的燃烧值为 。1 1千克煤油完全燃烧能放出千克煤油完全燃烧能放出4.64.610107 7焦的热量焦的热量4.64.610107 7焦焦/千克千克北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian举一反三举一反三: : 两部汽油机两部汽油机A A和和B B，若，若A A的功率较大，的功率较大，A A的的效率也较高，使效率也较高，使A A、B B完成相等的有用功，则完成相等的有用功，则( ( ) )(A)A(A)A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短(B)B(B)B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短汽油机消耗的汽油较少，用的时间

21、较短(C)A(C)A、B B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长(D)(D)无法确定无法确定解析解析：A A、B B二汽油机完成的有用功相同的情况下，二汽油机完成的有用功相同的情况下，因因AA汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油，又因汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油，又因它功率较大做功所用的时间比较短。它功率较大做功所用的时间比较短。A A北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian类型类型三三：能量守恒定律：能量守恒定律例例7指出下列现象中能量的转化或转移情况：指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1）植物的光合作用；植物的光合作用；（2）雨天时发生雷电；雨天时发生雷电；（3）人在跑步时，身体发热出汗；人在跑步时，身体发热出汗；（4）手摇发电机发电使灯泡发光；手摇发电机发电使灯泡发光；（5）风吹动帆船前进。风吹动帆船前进。北京四中网校北京四中网校etiantian北京四中网校北京四中网校etiantian(1)(1)植物利用太阳光进行化学合成，是光能转化为化植物利用太阳光进行化学合成，是光能转化为化学能。学能。(2)(2)雷电是把电能变为声能和光能。雷电是把电能变为声能和光能。(3)