《熱機及其效率》知識清單

《熱機及其效率》知識清單#熱機及其效率知識清單##一、熱機1、**熱機的定義**-熱機就是利用燃料燃燒釋放出的能量來做功的機械。比如說，汽車發(fā)動機就是一種熱機，它通過燃燒汽油，然后把汽油燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為汽車運動的機械能。2、**蒸汽機工作原理**-燃料燃燒的時候產(chǎn)生熱量（這是化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能哦），這些熱量傳給了水和水蒸氣（這個過程就是熱傳遞）。然后呢，塞子受到水蒸氣的壓力就沖出去了，這個時候水蒸氣的內(nèi)能就轉(zhuǎn)化成了塞子的機械能。3、**內(nèi)燃機**-內(nèi)燃機是燃料直接在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，它主要分為汽油機和柴油機這兩大類。-**四沖程內(nèi)燃機的共同特點**-**沖程循環(huán)**：它們都要經(jīng)過吸氣、壓縮、做功、排氣這四個沖程的循環(huán)來工作。這里要記住哦，四個沖程里只有排氣沖程是完全相同的。-**能量轉(zhuǎn)化**：在壓縮沖程中，機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能；在做功沖程中呢，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。就像我們壓縮一個彈簧（這是機械能），彈簧變熱了（這就是轉(zhuǎn)化成內(nèi)能了）；然后如果一個燒熱的東西推動別的東西動起來（這就是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能啦）。-**沖程與其他參數(shù)的關(guān)系**：4個沖程就等于活塞往返2次，也等于曲軸轉(zhuǎn)動2周，而且每4個沖程只有1次做功沖程是對外做功的，其他三個沖程都是靠著飛輪的慣性來完成的。-**沖程的判斷方法**：如果有一個氣門打開，活塞向上運動就是排氣沖程，向下運動就是吸氣沖程；要是兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動就是壓縮沖程，向下運動就是做功沖程。-**汽油機和柴油機的不同點**-**吸氣沖程**：柴油機在吸氣的時候只吸空氣，而汽油機吸的是汽油和空氣的混合物。這就好比柴油機只請了空氣這個“客人”，汽油機請了汽油和空氣這兩個“客人”。-**構(gòu)造不同**：柴油機有個獨特的噴油嘴，它是壓燃式點火的；汽油機有個火花塞，是點燃式點火的。這就像柴油機是用壓力來點燃燃料，汽油機是用火花塞打出的小火花來點燃燃料。-**使用范圍不同**：汽油機一般用在那些比較輕小便捷但是效率低一點的機械上，像小汽車、摩托車之類的；柴油機呢，就用在那些又大又笨重但是效率比較高的機械上，像載重汽車、輪船這些。##二、熱效率1、**熱值（q）**-熱值就是某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比。對于固體和液體燃料，單位是焦每千克（J/kg）。比如說，如果一種燃料的熱值是5J/kg，那就意味著1kg的這種燃料完全燃燒放出的熱量是5J。對于氣體燃料也有類似的定義。-不同的燃料，即使質(zhì)量相同，燃燒后放出的熱量一般也是不同的。而且相同質(zhì)量的燃料，熱值越大，完全燃燒時放出的熱量就越多，也就是化學能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能越多。要記住哦，熱值只和燃料的種類有關(guān)，和燃料放出的熱量、質(zhì)量大小、形狀這些都沒有關(guān)系。-**熱值的計算**：計算的時候要注意單位的統(tǒng)一，比如說燃料質(zhì)量用kg，熱量用J，熱值就是J/kg。如果已知燃料的質(zhì)量m（單位是kg），完全燃燒放出的熱量Q（單位是J），那么熱值q=Q/m（單位是J/kg）。2、**熱（機的）效率（η）**-熱機工作的時候，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就是熱效率，最后結(jié)果得是百分數(shù)哦。熱效率越高，就說明這個熱機對能量的利用率越高。就好像一個人干活，如果他干的有用的活占他全部力氣的比例大，那就說明他干活效率高。-**提高熱效率的途徑**：要想提高熱機的熱效率，我們可以讓燃料盡可能充分燃燒，還可以減少熱量的散失，另外克服摩擦力做功也能提高熱效率。3、**能量的轉(zhuǎn)化和守恒**-能量這個東西很神奇，它既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失。它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體上，而且在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量是不變的。-比如說摩擦生熱，這就是機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能；水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，這就是機械能轉(zhuǎn)化成了電能；燈泡發(fā)光呢，就是電能轉(zhuǎn)化成了光能。-**能量守恒定律的特點**-**普遍性**：這可是自然界中最普遍的定律，不管什么變化都得遵循這個定律。機械能守恒是有條件的，但是能量守恒是無條件的哦。-**能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移時的關(guān)系**：當能量轉(zhuǎn)化的時候，一種形式的能量減少多少，其他形式的能量就會增加多少；能量轉(zhuǎn)移的時候，一個物體能量減少多少，另一個物體能量就會增加多少。而且只要對外做功，就一定會消耗能量的。-**永動機不能實現(xiàn)**：永動機是違背能量守恒定律的，因為它想要一直運動下去又不消耗能量，但是在實際中，只要機器工作就會有阻力，克服阻力做功就會損失能量，所以永動機是不可能實現(xiàn)的。##三、習題1、一種燃料的質(zhì)量是2kg，完全燃燒后放出的熱量是10000J，這種燃料的熱值是多少？-答案：根據(jù)熱值的計算公式q=Q/m，這里Q=10000J，m=2kg，所以q=10000J/2kg=5000J/kg。2、某熱