九年級(jí)物理上冊(cè)2.3熱機(jī)效率精講精練(新版)教科版

1、 熱機(jī)效率 初中物理 熱機(jī)效率 站i統(tǒng)胛聽(tīng)名師點(diǎn)氏熬珮屈升能力】 【考點(diǎn)精講】 1. 熱機(jī)的效率：熱機(jī)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(jī)的效率。 W 、 公式：n =藥-。由于損失的原因比較多，所以熱機(jī)的效率都小于 1 且一般都較低。 Q放 2. 提高熱機(jī)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(guò)改善燃燒環(huán)境，調(diào)節(jié)油、 氣比例等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (2) 盡量減少各種熱量損失。 (3) 在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)。 (4) 使用時(shí)注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)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(tái)單缸四沖程柴油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為 3600 轉(zhuǎn)/分，該柴油機(jī)活塞 1s 對(duì)外做功 _ 次。若其效率為 40%消耗 5kg 的柴油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是 _。(q 柴油 = 4.3 x 107J/kg ) 思路導(dǎo)航：飛輪轉(zhuǎn)速為 3600 轉(zhuǎn)/分，則 1s 中飛輪轉(zhuǎn) 60 轉(zhuǎn)，在一個(gè)工作循環(huán)中做功一次， 飛輪轉(zhuǎn)兩周，因此 60 轉(zhuǎn)是 30 個(gè)工作循環(huán)，做功 30 次。5kg 的柴油完全燃燒時(shí)放出的熱量 為 Q = qm = 4.3 x 107J/kg x 5kg = 2.15 x 108J ,轉(zhuǎn)化的機(jī)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(yùn)輸工具一一汽車，與我們的生活走得越來(lái)越近了。 (1) 某單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的活塞面積是 120cm2,做功沖程中活塞移動(dòng)的距離是 30cm 氣體的平均壓強(qiáng)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(duì)活塞做的功是 _鼻；若每次做功過(guò)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(guò)程中，廢氣溫度 _ ，內(nèi)能 _ 。 (2) _ 汽油機(jī)的效率很低，主要原因之一是 _ 帶走了大量的能量。 思路導(dǎo)航：本題綜合考查功、熱值、熱機(jī)效率等知識(shí)點(diǎn)。 (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(guò)程中，廢氣溫度降低，同時(shí)內(nèi)能減少。 (2) 汽油機(jī)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(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸 上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè) 汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。3 (1) 發(fā)

5、動(dòng)機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，同時(shí)將 _ 能轉(zhuǎn)化為 _ 能。 (2) 有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示。其中排量等于四個(gè)汽缸工作容 積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積， 又稱單缸排量，它取決于 活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離(即沖程長(zhǎng)) 。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(dòng)機(jī)在 1 s 內(nèi)做功 J ，單缸排量 V = L 。 在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功 W= J 。 (3) 在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為 W pV,式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞

6、的 、. 一 3 3 壓強(qiáng)，則 p= _ Pa o (1 L =10 m ) (4) 圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式 W= pV的證明，請(qǐng)將推導(dǎo) 過(guò)程補(bǔ)充完整(要求各表達(dá)式均用 S、I或p表示)： 設(shè)活塞的面積為 S,沖程長(zhǎng)為I，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)為p,則 燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F _ , 燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功 W= _ , 又根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量 V _, 故 W=p V o 思路導(dǎo)航：閱讀題目，不難得到四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程： “內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸 的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開(kāi)，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽 缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、

7、壓縮和排氣工作。”，并且“排量等于四個(gè)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(xué)的單缸內(nèi)燃機(jī)的工作原理可知： (1)發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里， 將內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能； (2) 根據(jù)表中的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)， 該發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，二 1s 內(nèi)有 2X 100=200 個(gè)做功沖程，在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功 W=W200=1.2 X 10 5J /200=600J (3)

8、 v燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功 W=pV, 曲軸 4 燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng) p=W M=600J/0.5 X 10 一3 m3=1.2 X 106Pa； (4) 由所學(xué)壓強(qiáng)、 功公式和內(nèi)燃機(jī)工作原理，結(jié)合圖 2 可知，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力 F=pS, 燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功 V=F l = pS l，而發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量 V= Sl ; WpSl = pM 答案：(1)內(nèi)；機(jī)械 (2) 1.2 X 105； 0.5 600 ( 3) 1.2 X 106 SI 【總結(jié)提升】 熱機(jī)計(jì)算四方面 1. 汽缸內(nèi)的壓力與壓強(qiáng) 做功沖程，高溫高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，?duì)活塞產(chǎn)生很大的壓力和壓強(qiáng)。 壓力和壓強(qiáng)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?xì)庾龉Φ挠?jì)算 對(duì)于熱機(jī)的相關(guān)計(jì)算一般給出的已知量是排氣量 V 和汽缸內(nèi)壓強(qiáng) p,由排氣量可導(dǎo)出活 V 塞一個(gè)沖程的行程 由汽缸內(nèi)壓強(qiáng)可導(dǎo)出燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力 F= pS,故燃?xì)庖淮巫龉?W S =FL= pV,