十四章第一節(jié) 熱機

1、十四章 第一節(jié) 熱機知識回顧1、內(nèi)能與機械能的區(qū)別與聯(lián)系內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子由于熱運動而具有的動能和分子之間勢能的總和（微觀）；機械能是整個物體做機械運動時具有的動能和勢能的總和（宏觀）。物體的內(nèi)能與溫度密切相關；物體的機械能與溫度無關。物體的內(nèi)能大小取決于物體的質(zhì)量、體積和溫度，一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，物體內(nèi)能永不為零；物體的機械能大小取決于物體的質(zhì)量，相對位置和速度，在一定條件下，機械能可能為零。機械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化。分子熱運動與機械運動的區(qū)別機械運動分子運動研究對象宏觀物體微觀分子規(guī)律有規(guī)律可循無規(guī)律運動情況靜止或運動永不停息可見度肉眼可直接觀察肉眼不能直接觀察影響因素力溫

2、度2、熱量是物體通過熱傳遞方式所改變的內(nèi)能。（1）熱量本身不是能量，不能說某個物體具有多少熱量，也不能比較兩個物體熱量的大小。（2）熱量是物體在熱傳遞過程內(nèi)能的變化量，所以說它是一個過程量，是內(nèi)能變化的量度，若無熱傳遞發(fā)生，則不存在熱量。（3）熱量的多少與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低沒有關系。（4）熱量的單位是焦耳，熱量通常用Q表示。3、溫度、熱量、內(nèi)能的聯(lián)系和區(qū)別區(qū)別：從分子動理論的觀點概念辨別表達方式存在形式單位溫度是分子熱運動的劇烈程度的標志物體的冷熱程度 不能“傳遞”和“轉(zhuǎn)移”，只能說“是”多少狀態(tài)量0C內(nèi)能物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和能量的一種形式“具有”狀態(tài)量J熱

3、量在熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少“吸收”或“放出”過程量J聯(lián)系：溫度的變化，可以改變一個物體的內(nèi)能；物體吸收或放出熱量，它的內(nèi)能將發(fā)生改變，但溫度不一定變化；同樣的，物體放出熱量時，溫度也不一定降低。知識點一、熱值1定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。 2單位：J/kg。 3關于熱值的理解： 1、熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關。4公式：Qmq（q為熱值）。  實際中，常利用Q吸Q放即cm（t-t0）=qm聯(lián)合解題。5、火箭

4、常用液態(tài)氫做燃料，是因為：液態(tài)氫的熱值大，體積小便于儲存和運輸。知識點二 內(nèi)能的利用1內(nèi)能的利用方式： 利用內(nèi)能來加熱；從能的角度看，這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。 利用內(nèi)能來做功；從能的角度看，這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。 2熱機：（1）定義：利用燃料的燃燒來做功的裝置。 （2）能的轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。 （3）熱機：汽油機和柴油機（4）內(nèi)燃機的每一個工作循環(huán)分為四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。汽油機 柴油機結(jié)構4四沖程內(nèi)燃機的工作原理 吸氣沖程是向氣缸內(nèi)填充新鮮氣體的過程?；钊跉飧字杏汕S通過連桿帶動從上止點向下止點移動的過程此時進氣

5、門打開；排氣門關閉。當活塞到達下止點時該過程結(jié)束。 壓縮沖程是將缸內(nèi)的氣體壓縮的過程（為燃燒著火創(chuàng)造基本條件，缸內(nèi)溫度升高）?；钊跉飧字杏汕S通過連桿帶動從下止點向上止點移動的過程此時進氣門、排氣門均關閉。當活塞到達上止點時該過程結(jié)束。 做功沖程是缸內(nèi)可燃混合氣燃燒將化學能轉(zhuǎn)換為熱能的過程?；钊谌細鈮毫Φ淖饔孟掠缮现裹c向下止點運動，曲軸通過連桿帶動旋轉(zhuǎn)輸出功。此時進、排氣門均關閉。當活塞到達下止點時該過程結(jié)束 排氣沖程是為了下一循環(huán)工作而清除缸內(nèi)燃燒后的廢氣的過程?；钊跉飧字杏汕S通過連桿帶動從下止點相上止點運動的過程。此時進氣門關閉；排氣門打開。當活塞到達上止點時該過程結(jié)束。5汽油和柴

6、油機的區(qū)別柴油機的吸氣沖程進入氣缸的只有空氣，而汽油機進入氣缸的是空氣和汽油的混合氣。汽油機柴油機不同點構造：頂部有一個火花塞。頂部有一個噴油嘴。吸氣沖程吸入汽油與空氣的混合氣體吸入空氣點燃方式點燃式壓燃式效率低高應用小型汽車、摩托車載重汽車、大型拖拉機相同點沖程：活塞在往復運動中從汽缸的一端運動到另一端。一個工作循環(huán)活塞往復運動2次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動2周，經(jīng)歷四個沖程，做功1次。基礎訓練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.2汽油的熱值是4.6×107J/kg，現(xiàn)有汽油500g，若燃燒一半，剩余汽油的熱值是_J/kg.3西氣東輸主干線西起

7、塔里木盆地的輪南油氣田，向東途經(jīng)九個省區(qū)，最終到達上海，總計年輸送天然氣1.2×1010m3，即年輸氣質(zhì)量為_kg。若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/kg）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,熱學方面突出的優(yōu)點是_；環(huán)保方面突出的優(yōu)點是_.若要將2.5kg初溫為20的水加熱到80,至少需要燃燒_m3的液化氣水的比熱容是4.2×103J/(kg),液化氣的熱值是5.0×107J/m35一臺內(nèi)燃機運行時各種能量損

8、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，則它的機械效率為_。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，最恰當?shù)姆椒ㄊ菣z測下列物理量的中( )A熱值 B比熱容 C溫度 D質(zhì)量7關于“熱機”，下列說法中正確的是( )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（ ）A.吸氣沖程 B.壓縮沖程 C.做功沖程 D.排氣沖程9有關四沖程內(nèi)燃機

9、敘述中，不正確的說法是（ ）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)，燃氣只做功一次10四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200kg，煙煤約80kg，液化石油氣約30kg；煤氣約60kg這四種燃料中哪一種燃料的熱值最高?（）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（ ）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，熱值不變練習題(一)1熱機的種類很多，最常見的是_，它包括_和_；其他還有_、_、_。2內(nèi)燃機在工作時

10、，燃料在_里面燃燒時生成_的燃氣，用來推動活塞_，_能轉(zhuǎn)化為_。3活塞在汽缸內(nèi)往復運動時，從汽缸的_運動到_的過程叫做_沖程，多數(shù)汽油機是由_、_、_、_四個沖程不斷_來保證連續(xù)工作的。4燃料燃燒是一種_反應，燃料燃燒時，燃料的_能轉(zhuǎn)化為_，也就是通常說的放出_；熱值是指_，它的單位是_。5有一瓶煤油的熱值是4.6×107Jkg，它的物理意義是_；若將它倒掉一半，余下煤油的熱值是_。6熱機的效率是指_，一般情況下，柴油機的效率比汽油機的要_。7如圖，通過我們看到的完整的現(xiàn)象，下面說法正確的是（ ）A機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C化學能轉(zhuǎn)化為機械能D先是化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后轉(zhuǎn)

11、化為機械能8下列提高熱機效率的方法中，不可行的是（ ）A減少各種熱損失B加潤滑油減少機器各部件之間的摩擦C充分利用廢氣的能量，如建熱電站D采取少消耗總能量的辦法9在內(nèi)燃機中，實現(xiàn)了內(nèi)能向機械能轉(zhuǎn)化的是（ ）A吸氣沖程 B壓縮沖程 C做功沖程 D排氣沖程10已知煤氣的熱值是4.0×107Jkg，密度是0.6kgm3，問15m3的煤氣完全燃燒所放出的熱量是多少？11填寫單缸四沖程汽油機的一個工作循環(huán)表。進氣門開關情況排氣門開關情況活塞運動方向完成的任務能的轉(zhuǎn)化情況吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程12汽油機在壓縮沖程中，汽缸中的燃料混合物（ ）A壓強增大，溫度降低 B壓強減小，溫度降低C壓

12、強增大，溫度升高 D壓強減小，溫度升高13關于燃料的熱值正確的是（ ）A燃料的熱值與燃料的燃燒程度有關 B燃料的熱值與燃料的種類有關C燃料的熱值與燃料的多少有關 D燃料的熱值與上面三個因素都有關14下面說法不正確的是（ ）A燃料燃燒時，將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能題 B人類使用的能量絕大部分是從燃料的燃燒中獲得的Cl kg的某種燃料燃燒時放出的燃料叫做這種燃料的熱值D提高燃料的利用率是節(jié)約能源的重要措施15煤油的熱值是4.6×107Jkg，完全燃燒100g的煤油，放出多少熱量？如果這些熱量全部被20的10kg水吸收，可以把水溫升高多少度？&探究應用16小明學習了熱學的有關知識后，知道水

13、的比熱是4.2×103J/（kg·），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，相當于每天將50kg的20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3×107Jkg，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0.5kg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

14、？習題（二）一、填空題1.熱機是把_能轉(zhuǎn)化為_能的機器；在熱機里，用來做_的那部分能量，與燃料_放出的能量之比，叫做熱機效率.2.內(nèi)燃機的特點是：燃料在_燃燒，生成_的燃氣，燃氣推動活塞_，將_能轉(zhuǎn)化為_能.3.內(nèi)燃機的工作過程由_、_、_、_四個沖程組成，內(nèi)燃機中，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是_沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是_沖程.4._叫做這種燃料的熱值.熱值的單位是_，符號是_.5.噴氣式發(fā)動機有兩種，需要用大氣中的氧氣來助燃的是_發(fā)動機，這種發(fā)動機在_上使用；自帶燃料和氧化劑的是_發(fā)動機，它工作時不需要空氣，可以在大氣層外工作能夠用來發(fā)射_.二、選擇題6.汽油機在某個沖程中，進氣門和排氣門都關

15、閉，活塞向上運動，此沖程是A.吸氣沖程B.壓縮沖程 C.做功沖程D.排氣沖程7.在圖155所示的內(nèi)燃機工作的一個循環(huán)中，其四個沖程的順序應當是A. 乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁 C.乙、丁、甲、丙 D.甲、乙、丁、丙 8.關于熱機錯誤的說法是A.利用內(nèi)能來做功的機器叫熱機B.蒸汽機、內(nèi)燃機、燃氣輪機、噴氣發(fā)動機都叫熱機 C.一切熱機的工作過程都包括四個沖程D.用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率9.關于燃料的熱值，以下說法正確的是A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關 B.容易燃燒的燃料，熱值一定大C.煤的熱值比干木柴大，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱

16、量多D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它們的熱值是一樣的10.甲、乙兩臺汽油機，甲的效率比乙高，則A.甲每秒鐘做的功比乙每秒鐘做的功多 B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少C.消耗同樣多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多D.做同樣多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多三、實驗、問答、計算題11.如圖156所示，試管內(nèi)裝有水，橡皮塞塞住管口，加熱使水沸騰，水沸騰后看到的現(xiàn)象是_，在這個過程中能量的轉(zhuǎn)化是_._就是根據(jù)這種道理制成的.12.已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 升高到70

17、 ？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·).13.請你思考：機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，以及內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，能否達到100%的轉(zhuǎn)化.習題（三）熱機的工作原理，熱值的意義，燃料燃燒的計算，熱機效率一、填空題1.在內(nèi)燃機工作的四個沖程中，只有_沖程燃氣對外做功，完成_能和_能的轉(zhuǎn)化；壓縮沖程是將_能轉(zhuǎn)化為_能的過程.2.汽油機吸進氣缸的物質(zhì)是_.單缸四沖程汽油機完成一個工作循環(huán)，活塞往復_次，曲軸轉(zhuǎn)動_周，對外做功_次.3.下表列出了幾種燃料的熱值，單位是J/kg干木柴無煙煤酒精煤油氫氣1.2×1073.4×1073.0×1074.6×1

18、071.4×108從表中可以看出酒精的熱值是3.0×107 J/kg，表示的物理意義是_.那么燃燒1 g的酒精可放出熱量_J.放出相同的熱量，完全燃燒干木柴與氫氣的質(zhì)量之比是_.4.在生活、生產(chǎn)實際中，燃燒各種燃料時，很難做到使其_，因而實際放出的熱量總_按熱值計算所得的數(shù)值.節(jié)約燃料的途徑，一是讓燃料_，二是要_. 5.有的航天器發(fā)動機用氫做燃料，這是因為氫的_很大.燃燒1 m3煤氣大約能放出熱量3.9×107 J，某市管道煤氣收費標準為0.87元/m3，有一戶人家在一個月內(nèi)燃燒煤氣消耗1.17×109 J熱量，這個月應該交煤氣費_元.二、選擇題6.在

19、內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中，存在著機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，也存在著內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，這兩個能量轉(zhuǎn)化的過程存在于A.吸氣沖程和壓縮沖程 B.壓縮沖程和做功沖程C.做功沖程和排氣沖程 D.吸氣沖程和排氣沖程7.為提高鍋爐的效率和燃料的利用率，下列做法不正確的是A.把煤磨成煤粉，用空氣吹進爐膛內(nèi)燃燒B.加大送風量，把煤粒在爐膛里吹起來燃燒 C.增大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量 D.用木炭代替煙煤8.關于熱值的下列說法中正確的是A.燃料燃燒時，隨著不斷放熱，它的熱值越來越小B.采取措施使燃料燃燒更充分，就可以提高燃料的熱值C.任何燃料實際燃燒時放出的熱量，都比按熱值計算出來的數(shù)值小D.煤油的熱值比酒

20、精大，就是說煤油完全燃燒放出的熱量比酒精多9.下列三個數(shù)值4.6×107 J/kg、0.8×103 kg/m3、2.1×103 J/(kg·)各表征煤油的一個特性，這三個數(shù)值依次表示的是煤油的A.比熱容、密度、熱值 B.密度、熱值、比熱容C.密度、比熱容、熱值 D.熱值、密度、比熱容10.1990年4月7日，我國“長征3號”火箭成功的把“亞洲一號”國際通信衛(wèi)星發(fā)射到預定的軌道.火箭點火后，高溫高壓燃氣迅速膨脹向外噴出，燃氣的溫度下降，火箭則獲得推力高速上升，并達到一定速度.在這個過程中，下列哪一說法是正確的A.燃氣的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為箭身的機械能B.燃氣的

21、全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為箭身的機械能C.燃氣的一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.燃氣的全部機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能三、問答與計算題11.在熱機的整個工作過程中，哪些方面可能造成熱量損失？12.物理興趣小組的同學們做了這樣的實驗：取500 g水放在燒杯中，測得水的溫度為20 ，然后點燃酒精燈給燒杯加熱，并將溫度計插在水中，觀察水溫的變化，當溫度計的示數(shù)恰為70 時，消耗了10 g酒精.水的比熱容為4.2×103 J/(kg·)（1）請計算出實驗中水吸收了多少熱量？（2）有的同學試圖用水吸收的熱量來計算酒精的熱值.請你回答這種做法是否可以？并說明理由.綜合訓練1已知酒精的熱值為q，質(zhì)量為m的酒精完全燃

22、燒一半放出的熱量為，剩余酒精的熱值為_。2焚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2001年全國城市生活垃圾就達1.5×108t若焚燒1t垃圾可放出1.5×1010J的熱量，如果將2001年我國的城市生活垃圾全部焚燒，則放出的熱量是_J，它相當于_kg煤炭完全燃燒放出的熱量（煤炭的熱值為3.0×107J/kg）3柴油機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機，已知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J（柴油的熱值為3.3×107J/kg）4S195型柴油機的部分技術規(guī)格如

23、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195mm8.8kW2000R/min0.27kg/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1kWh的能量柴油機所消耗柴油的千克數(shù)已知柴油的熱值為3.3J/kg,水的比熱容為4.2J/(kg).(1)若柴油機的水箱中貯有10kg冷卻水，當水的溫度由20上升到40時，這些水所吸收的熱量是_J；(2)已知柴油機的效率（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），則該柴油機正常工作時的效率約為_5甲、乙兩臺汽油機，甲的功率比乙

24、的大則下列說法中正確的是（ ）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關于燃料和熱值，以下說法正確的是（ ）A燃料熱值與燃料的質(zhì)量無關 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熱機效率是熱機性能的一個重要指標，下面熱機效率的敘述不正確的是（ ）A在設計和制造上，要不斷改進和革新，以減少各種能量損失，就有可能使熱機效率達到100%B兩型號相同的小汽車，以相同速度行駛相同路程，耗油量小的那輛車效率較高C在使用上要正確使用，注意保養(yǎng)，可

25、提高效率D在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量是提高燃料利用率的重要措施8 要使4kg的水溫度升高50需要吸收多少熱量?若這些熱量全部由燃燒酒精獲得（不計熱量損失）則需要完全燃燒多少kg的酒精?(酒精的熱值是3.4×107J/kg）9某中學為學生供應開水，用鍋爐將200的水從25加熱到100，燃燒了6的無煙煤。水的比熱容是4.2×103J/（·）,無煙煤的熱值是3.4×107J/試求：（1）鍋爐內(nèi)200的水吸收的熱量是多少J？（2）6無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少J？（3）此鍋爐的效率是多少？10光明中學鍋爐房每天要將3t水從20加

26、熱以100，問：這些水要吸收多少熱量？水的比熱容為4.2×103J/（·“西氣東輸”實現(xiàn)后，可用天然氣作為燃料來燒水，設天然氣完全燃燒釋放出熱量的75%被水吸收，學校每天因燒水要消耗多少體積的天然氣？（天然氣的熱值。氣體燃料完全燃燒放出熱量的公式是，式中V表示氣體燃料的體積）參考答案基礎知識訓練1壓縮做功24.6×10737.2×10103.6×10184熱值大污染少0.0126535%6A7D8C9B10A習題答案（1）1內(nèi)燃機 汽油機 柴油機 蒸汽機 汽輪機，噴氣發(fā)動機2汽缸 高溫高壓 做功 內(nèi) 機械能3一端 另一端 一個 吸氣 壓縮 做功 排氣 循環(huán)4化學