十四章第一节 热机

1、十四章 第一节 热机知识回顾1、内能与机械能的区别与联系内能是物体内部所有分子由于热运动而具有的动能和分子之间势能的总和（微观）；机械能是整个物体做机械运动时具有的动能和势能的总和（宏观）。物体的内能与温度密切相关；物体的机械能与温度无关。物体的内能大小取决于物体的质量、体积和温度，一切物体在任何情况下都具有内能，物体内能永不为零；物体的机械能大小取决于物体的质量，相对位置和速度，在一定条件下，机械能可能为零。机械能和内能可以相互转化。分子热运动与机械运动的区别机械运动分子运动研究对象宏观物体微观分子规律有规律可循无规律运动情况静止或运动永不停息可见度肉眼可直接观察肉眼不能直接观察影响因素力温

2、度2、热量是物体通过热传递方式所改变的内能。（1）热量本身不是能量，不能说某个物体具有多少热量，也不能比较两个物体热量的大小。（2）热量是物体在热传递过程内能的变化量，所以说它是一个过程量，是内能变化的量度，若无热传递发生，则不存在热量。（3）热量的多少与物体内能的多少、温度的高低没有关系。（4）热量的单位是焦耳，热量通常用Q表示。3、温度、热量、内能的联系和区别区别：从分子动理论的观点概念辨别表达方式存在形式单位温度是分子热运动的剧烈程度的标志物体的冷热程度 不能“传递”和“转移”，只能说“是”多少状态量0C内能物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和能量的一种形式“具有”状态量J热

3、量在热传递过程中内能转移的数量在热传递过程中，传递内能的多少“吸收”或“放出”过程量J联系：温度的变化，可以改变一个物体的内能；物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但温度不一定变化；同样的，物体放出热量时，温度也不一定降低。知识点一、热值1定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2单位：J/kg。 3关于热值的理解： 1、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。4公式：Qmq（q为热值）。  实际中，常利用Q吸Q放即cm（t-t0）=qm联合解题。5、火箭

4、常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。知识点二 内能的利用1内能的利用方式： 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。 2热机：（1）定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。 （2）能的转化：内能转化为机械能。 （3）热机：汽油机和柴油机（4）内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。汽油机 柴油机结构4四冲程内燃机的工作原理 吸气冲程是向气缸内填充新鲜气体的过程。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气

5、门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 压缩冲程是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。 做功冲程是缸内可燃混合气燃烧将化学能转换为热能的过程。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束 排气冲程是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。此时进气门关闭；排气门打开。当活塞到达上止点时该过程结束。5汽油和柴

6、油机的区别柴油机的吸气冲程进入气缸的只有空气，而汽油机进入气缸的是空气和汽油的混合气。汽油机柴油机不同点构造：顶部有一个火花塞。顶部有一个喷油嘴。吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气点燃方式点燃式压燃式效率低高应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机相同点冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。基础训练1汽油机的工作过程由吸气、做功、排气四个冲程组成，其中将内能转化为机械能的是_冲程.2汽油的热值是4.6×107J/kg，现有汽油500g，若燃烧一半，剩余汽油的热值是_J/kg.3西气东输主干线西起

7、塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海，总计年输送天然气1.2×1010m3，即年输气质量为_kg。若这些天然气完全燃烧放出的热量是_J。（管道内天然气密度为6kg/m3，天然气的热值是5×107J/kg）4随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭.液化气与煤相比,热学方面突出的优点是_；环保方面突出的优点是_.若要将2.5kg初温为20的水加热到80,至少需要燃烧_m3的液化气水的比热容是4.2×103J/(kg),液化气的热值是5.0×107J/m35一台内燃机运行时各种能量损

8、耗大致为：汽缸散热损失占25，废气带走的能量占30，摩擦等机械损耗占10，则它的机械效率为_。6近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量的中( )A热值 B比热容 C温度 D质量7关于“热机”，下列说法中正确的是( )A压缩冲程中的能量转化是内能转化为机械能B做功冲程中的能量转化是机械能转化为内能C热机所产生的噪音，可以被热机上的消音器完全吸收D用水循环来降低热机的温度，主要是利用水比热容较大的特性8内燃机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程是（ ）A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程9有关四冲程内燃机

9、叙述中，不正确的说法是（ ）A工作中只有做功冲程把内能转化为机械能 B效率可以大于1C工作开始时要靠外力启动 D每一个工作循环，燃气只做功一次10四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg；煤气约60kg这四种燃料中哪一种燃料的热值最高?（）A液化石油气B煤气C烟煤D木柴11一支蜡烛在燃烧过程中，它的（ ）A质量变小，比热容变小，热值变小B质量变小，比热容变小，热值不变C质量不变，比热容不变，热值变小D质量变小，比热容不变，热值不变练习题(一)1热机的种类很多，最常见的是_，它包括_和_；其他还有_、_、_。2内燃机在工作时

10、，燃料在_里面燃烧时生成_的燃气，用来推动活塞_，_能转化为_。3活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的_运动到_的过程叫做_冲程，多数汽油机是由_、_、_、_四个冲程不断_来保证连续工作的。4燃料燃烧是一种_反应，燃料燃烧时，燃料的_能转化为_，也就是通常说的放出_；热值是指_，它的单位是_。5有一瓶煤油的热值是4.6×107Jkg，它的物理意义是_；若将它倒掉一半，余下煤油的热值是_。6热机的效率是指_，一般情况下，柴油机的效率比汽油机的要_。7如图，通过我们看到的完整的现象，下面说法正确的是（ ）A机械能转化为内能 B内能转化为机械能C化学能转化为机械能D先是化学能转化为内能，然后转

11、化为机械能8下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）A减少各种热损失B加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C充分利用废气的能量，如建热电站D采取少消耗总能量的办法9在内燃机中，实现了内能向机械能转化的是（ ）A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程10已知煤气的热值是4.0×107Jkg，密度是0.6kgm3，问15m3的煤气完全燃烧所放出的热量是多少？11填写单缸四冲程汽油机的一个工作循环表。进气门开关情况排气门开关情况活塞运动方向完成的任务能的转化情况吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程12汽油机在压缩冲程中，汽缸中的燃料混合物（ ）A压强增大，温度降低 B压强减小，温度降低C压

12、强增大，温度升高 D压强减小，温度升高13关于燃料的热值正确的是（ ）A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B燃料的热值与燃料的种类有关C燃料的热值与燃料的多少有关 D燃料的热值与上面三个因素都有关14下面说法不正确的是（ ）A燃料燃烧时，将化学能转化为内能题 B人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的Cl kg的某种燃料燃烧时放出的燃料叫做这种燃料的热值D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施15煤油的热值是4.6×107Jkg，完全燃烧100g的煤油，放出多少热量？如果这些热量全部被20的10kg水吸收，可以把水温升高多少度？&探究应用16小明学习了热学的有关知识后，知道水

13、的比热是4.2×103J/（kg·），他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将50kg的20的水烧开。（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？（2）如果普通煤的燃烧值为3×107Jkg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤？（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么

14、？习题（二）一、填空题1.热机是把_能转化为_能的机器；在热机里，用来做_的那部分能量，与燃料_放出的能量之比，叫做热机效率.2.内燃机的特点是：燃料在_燃烧，生成_的燃气，燃气推动活塞_，将_能转化为_能.3.内燃机的工作过程由_、_、_、_四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_冲程，将内能转化为机械能的是_冲程.4._叫做这种燃料的热值.热值的单位是_，符号是_.5.喷气式发动机有两种，需要用大气中的氧气来助燃的是_发动机，这种发动机在_上使用；自带燃料和氧化剂的是_发动机，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作能够用来发射_.二、选择题6.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关

15、闭，活塞向上运动，此冲程是A.吸气冲程B.压缩冲程 C.做功冲程D.排气冲程7.在图155所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是A. 乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁 C.乙、丁、甲、丙 D.甲、乙、丁、丙 8.关于热机错误的说法是A.利用内能来做功的机器叫热机B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机 C.一切热机的工作过程都包括四个冲程D.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比叫做热机的效率9.关于燃料的热值，以下说法正确的是A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B.容易燃烧的燃料，热值一定大C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热

16、量多D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的10.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多 B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多三、实验、问答、计算题11.如图156所示，试管内装有水，橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾，水沸腾后看到的现象是_，在这个过程中能量的转化是_._就是根据这种道理制成的.12.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到70

17、 ？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·).13.请你思考：机械能转化为内能，以及内能转化为机械能，能否达到100%的转化.习题（三）热机的工作原理，热值的意义，燃料燃烧的计算，热机效率一、填空题1.在内燃机工作的四个冲程中，只有_冲程燃气对外做功，完成_能和_能的转化；压缩冲程是将_能转化为_能的过程.2.汽油机吸进气缸的物质是_.单缸四冲程汽油机完成一个工作循环，活塞往复_次，曲轴转动_周，对外做功_次.3.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg干木柴无烟煤酒精煤油氢气1.2×1073.4×1073.0×1074.6×1

18、071.4×108从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是_.那么燃烧1 g的酒精可放出热量_J.放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是_.4.在生活、生产实际中，燃烧各种燃料时，很难做到使其_，因而实际放出的热量总_按热值计算所得的数值.节约燃料的途径，一是让燃料_，二是要_. 5.有的航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的_很大.燃烧1 m3煤气大约能放出热量3.9×107 J，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3，有一户人家在一个月内燃烧煤气消耗1.17×109 J热量，这个月应该交煤气费_元.二、选择题6.在

19、内燃机的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程，这两个能量转化的过程存在于A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程C.做功冲程和排气冲程 D.吸气冲程和排气冲程7.为提高锅炉的效率和燃料的利用率，下列做法不正确的是A.把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛内燃烧B.加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧 C.增大受热面积，减少烟气带走的热量 D.用木炭代替烟煤8.关于热值的下列说法中正确的是A.燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小B.采取措施使燃料燃烧更充分，就可以提高燃料的热值C.任何燃料实际燃烧时放出的热量，都比按热值计算出来的数值小D.煤油的热值比酒

20、精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多9.下列三个数值4.6×107 J/kg、0.8×103 kg/m3、2.1×103 J/(kg·)各表征煤油的一个特性，这三个数值依次表示的是煤油的A.比热容、密度、热值 B.密度、热值、比热容C.密度、比热容、热值 D.热值、密度、比热容10.1990年4月7日，我国“长征3号”火箭成功的把“亚洲一号”国际通信卫星发射到预定的轨道.火箭点火后，高温高压燃气迅速膨胀向外喷出，燃气的温度下降，火箭则获得推力高速上升，并达到一定速度.在这个过程中，下列哪一说法是正确的A.燃气的一部分内能转化为箭身的机械能B.燃气的

21、全部内能转化为箭身的机械能C.燃气的一部分机械能转化为内能 D.燃气的全部机械能转化为内能三、问答与计算题11.在热机的整个工作过程中，哪些方面可能造成热量损失？12.物理兴趣小组的同学们做了这样的实验：取500 g水放在烧杯中，测得水的温度为20 ，然后点燃酒精灯给烧杯加热，并将温度计插在水中，观察水温的变化，当温度计的示数恰为70 时，消耗了10 g酒精.水的比热容为4.2×103 J/(kg·)（1）请计算出实验中水吸收了多少热量？（2）有的同学试图用水吸收的热量来计算酒精的热值.请你回答这种做法是否可以？并说明理由.综合训练1已知酒精的热值为q，质量为m的酒精完全燃

22、烧一半放出的热量为，剩余酒精的热值为_。2焚烧生活垃圾放出的热量用来发电，是综合利用垃圾的一种方法，据资料显示，仅2001年全国城市生活垃圾就达1.5×108t若焚烧1t垃圾可放出1.5×1010J的热量，如果将2001年我国的城市生活垃圾全部焚烧，则放出的热量是_J，它相当于_kg煤炭完全燃烧放出的热量（煤炭的热值为3.0×107J/kg）3柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热J，这些热通过该柴油机的转化能对外做有用功J（柴油的热值为3.3×107J/kg）4S195型柴油机的部分技术规格如

23、表所示汽缸数汽缸直径额定功率转速燃油消耗率冷却方式195mm8.8kW2000R/min0.27kg/kWh蒸发水冷其中，“额定功率”是指柴油机正常工作时对外所做机械功的功率；“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kWh的能量柴油机所消耗柴油的千克数已知柴油的热值为3.3J/kg,水的比热容为4.2J/(kg).(1)若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温度由20上升到40时，这些水所吸收的热量是_J；(2)已知柴油机的效率（式中W为柴油机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量），则该柴油机正常工作时的效率约为_5甲、乙两台汽油机，甲的功率比乙

24、的大则下列说法中正确的是（ ）甲做的功肯定比乙的多 做相同的功，甲用的时间比乙的短甲消耗的能量肯定比乙的多 甲的机械效率肯定比乙的高6关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）A燃料热值与燃料的质量无关 B容易燃烧的燃料，热值一定大C煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多D为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料7热机效率是热机性能的一个重要指标，下面热机效率的叙述不正确的是（ ）A在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，就有可能使热机效率达到100%B两型号相同的小汽车，以相同速度行驶相同路程，耗油量小的那辆车效率较高C在使用上要正确使用，注意保养，可

25、提高效率D在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施8 要使4kg的水温度升高50需要吸收多少热量?若这些热量全部由燃烧酒精获得（不计热量损失）则需要完全燃烧多少kg的酒精?(酒精的热值是3.4×107J/kg）9某中学为学生供应开水，用锅炉将200的水从25加热到100，燃烧了6的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（·）,无烟煤的热值是3.4×107J/试求：（1）锅炉内200的水吸收的热量是多少J？（2）6无烟煤完全燃烧放出的热量是多少J？（3）此锅炉的效率是多少？10光明中学锅炉房每天要将3t水从20加

26、热以100，问：这些水要吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（·“西气东输”实现后，可用天然气作为燃料来烧水，设天然气完全燃烧释放出热量的75%被水吸收，学校每天因烧水要消耗多少体积的天然气？（天然气的热值。气体燃料完全燃烧放出热量的公式是，式中V表示气体燃料的体积）参考答案基础知识训练1压缩做功24.6×10737.2×10103.6×10184热值大污染少0.0126535%6A7D8C9B10A习题答案（1）1内燃机 汽油机 柴油机 蒸汽机 汽轮机，喷气发动机2汽缸 高温高压 做功 内 机械能3一端 另一端 一个 吸气 压缩 做功 排气 循环4化学