热机及热机效率计算专题复习docWord格式文档下载.docx

热机及热机效率计算专题复习docWord格式文档下载.docx

《热机及热机效率计算专题复习docWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热机及热机效率计算专题复习docWord格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

备课时间：

2013-11-04授课时间：

2013-11-06

教学目标

了解热机的工作原理，能量的转化掌握燃料的热值和燃料的利用率

重点、难点

汽汕机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值

考点及考试要求

热机中的能量转化及损失，热机效率的计算

教学内容

你知道汽油机的工作原理吗？

它在工作过程中能量怎样转化？

什么叫热机的效率？

怎样提高热机的效率呢？

问：

如何理解燃料的热值？

答：

从我们的牛活经验事实对知，做一顿饭所需的热量是一定的，但所需的煤火燃气的质量

大小是不同的.这止好表示质量相同的不同燃料完全燃烧放曲的热量是不同的特性，我们就町以用1kg的某中燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热值.从这个定义可知，同中燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同.它反映的是燃料的特性，其大小于燃料质量大小、是否完全燃烧、放出的热量大小无关，但在数值上等于一定质量的燃料完全燃烧放出的热量（0）与其质量（777）的比值.

一、燃料的热值

1、常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。

质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。

2、定义：

在物理学中，把lkg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做燃料的热值

怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程？

信息快递：

每完成一个工作循环，活塞在汽缸内往复两次，飞轮转动两周燃气对外、做功一次.・

四冲程汽油机的每一个工作循环包括四个冲程：

吸气、压缩、做功、排气，这四个冲程中只有做功冲程（即燃烧一膨胀做功冲程）对外做功，它是靠燃料（汽油）在汽缸中燃烧，牛成高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功，实现了内能转化为机械能，从而使汽车获得了动力（机械能），而II其他三个冲程靠飞轮的惯性來完成，吸气、压缩、排气冲程需消耗机械能，其中压缩冲程机械能转化为内能形成高温高压燃油气体混合物，遇电火花而猛烈燃烧，获得更大的内能，在这其中，还存在燃料的化学能转化为内能的能量转化形式.

二、热机效率

在汽油机中，燃料释放的能量全部祁用来做有用功了吗？

1、热机效率：

（1）概念：

热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率，用热机效率來描述热机的性能。

（2）公式：

n=Q有用/Q总X100%或n=w有用/Q总X100%

怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率？

我们知道，热机的效率，做严史力号能警一，其中，燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃料完全燃烧放出的能量

燃气内能，燃气内能二散热损失能量+机械损失能量（克服摩擦）+有川机械能.

从上面的等式中可看出，要提高热机效率可尽量减少各种能量损失，其中减少燃气的内能损失是有效措施就是重新利用燃气内能（如热电站），这样町提高燃料利用率.当然，现代化的新型热机的喷油系统，可提高燃油在汽车中的燃烧效率，从而业可提高燃料的利用率.

作为当今石油等能源物质的严重匮乏而又必须血临的严峻事实，提高燃料的利用率的问题就显得尤为重要.我们作为新世纪祖国建设的接班人，在这个问题上有着很广阔的探索空间，我们希望有更多的同学将來在汽车工业、能源开发遇利用等方面做-个科技型的节能专家.

为什么热机的效率比较低？

根据热机效率的定义可知，热机的效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用來做有用功的部分比较少.为什么会比较少呢？

要冋答这个问题，先要弄淸热机工作过程中有哪些损失能量的原因，归纳起來应该有以下几个原因：

（1）燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪费掉了.例如，一辆汽车从身边驶过，有时我们从汽车排出的气体中嗅到了汽油味，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧.

（2）热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外汽缸壁筹也会传走一部分内能•（3）山于热机各零部件之间有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量.（4）曲轴获得的机械能也未完全用來対外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功.

据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机的效率一般都比较低.

中考撷要

本节的中考考点有：

结合热值的概念，计算燃料燃烧时放出的热量，燃烧过程与吸热过程的综合；

判断内燃机工作过程中能量的转化；

根据热机效率的意义，寻求提高热机效率的途径.最近两年中，关于热机效率的中考试题出现的频率较高.

習館遏屈

内燃机的广泛应用

内燃机，特别是汽汕机、柴汕机的出现，在社会经济的各个部门中获得了广泛的应用.对工农业和交通运输业的发展來说，内燃机的重要性甚至超过了电机.

内燃机是各种交通运输工具的强大动力.内燃机的发明导致了汽不制造业的兴起.1885年戴姆勒和木茨分别造出了汽车，1888年邓录普发明充气轮胎，1895年美国人福特开办的汽车厂采川惠特尼生产标准化零件的方法，建立了“装配线”，日产1000辆T型汽车.1923年柴汕机成为载重汽车的动力，随后乂在大客车方而与汽汕机并驾齐驱.1913年笫一台装置柴汕机的内燃机车诞生，促进了铁路运输技术的，内燃机车同电气机车一起逐步取代了蒸汽机车.1912年艘柴汕机驱动的远洋轮船卜-水.到20世纪70年代初，全球商队轮船中已有80%是由柴油机驱动的.1903年美国莱特兄弟驾驶内燃机发动的飞机首次飞上了天空.1909年法国工程师布来里昂特驾驶飞机飞越英吉利海峡.1927年林德伯格实现了从纽约到巴黎的不着陆飞行.全世界被这一空前的成就所震惊，更大、更安全的飞机从此得到改述和革新.

内燃机的发明使生产技术发生了重大的革命，内燃机一出现很快就开始取代畜力成为农业生产的动力.自1910年拖拉机成批生产以來，它的使用乂促进了农用工具机，如播种机、收割机等机械的大量制造，加快了农业机械化的进程.

内燃机还被广泛应用于军事设施.例如：

飞机、火箭军舰、潜水艇、坦克、战车等，成为现代化战争中不可缺少的动力设备.

除上述以外，在其他领域中诸如发电、排灌、工程机械、地质钻探等部门，都是应川内燃机的场所.衣人们的生活领域中，家用汽车和摩托车使用的动力机械也是内燃机.内燃机正在广泛应用中不断得到改进，它的结构日趋成熟、完善，性能不断提高，最高热效率达到了46%.

例：

衣观察水的沸腾实验中，用酒楮灯将杯中230g,60°

C的热水加热到沸腾，共用去2.5g的酒槪问：

酒精完全燃烧所释放的热量中有百分之几被水吸收？

解：

酒精完全燃烧产牛的热量

Q1=3.0X107J/kgX2.5X10_3Kg=7.5X104J

水吸收的热量

Q2=4.2X103J/（kg.°

C）X250X10_3kgX40°

C=4.2X104J

q=Q2/QlX100%=56%

智能归例

题旦o知道汽油机的丄作原理及工作过程中能量的转化

例有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是（）

A.工作中只有做功冲程把内能转化为机械能

B.工作中压缩冲程是把内能转化为机械能

C.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

知识点热机的工作原理及工作过程中能量的转化情况

闯关点拨吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成了内燃机的一个工作循环.

析在内燃机的四个冲程中，只有在做功冲程中，燃气才对外做功，内能转化为机械能.压缩冲程中机械能转化为内能.内燃机开始工作时需要外力启动，所以，A、C、D所说的都是对的.

答选B

圃囲旦认识燃料热值的物理意义，并会计算燃料完全放出的热量

例1干木材的热值是1.2X107J/kg,它的物理意义是•要放出3.6X107J

的热量，需要完全燃烧kg的干木材.

知识点认识热值的物理意义，并会迓行计算

在实际情况中燃料不能完全燃烧，所放岀的热量肯定比、利用该公式算出的要少.・

、一—一

闯关点拨燃料的热值是燃料的一种特性，其物理意义市定义可知，要求燃料燃烧放出的热量情况，可利JIJQ^=qm來计算.

解其物理意义占lkg干木柴完全燃烧放出1.2X107的热量.由

例2小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2X103!

/（kg-°

C）,他想估算一下口己家每天烧水、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30kg20°

C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3X107J/kg,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）从大的方而讲，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？

知识点利用公式Q放二gw和!

2吸=cm（r-/0）的综合计算

闯关点拨用公式Q放加和！

2吸=cm（/—Zo）来计算.解

（1）Q=cm（t2—t\）

将数据代入①得e=1.0X107J

（2）

l.OxlQ7

3xl07

kg=0・33kg

（3）煤不能完全燃烧；

热量散失严重.

木题是一道热学知识与生活实你联系紧密的好题•同时告诉我们在学习物理知识时要注意理论联系实际，并耍有高度的环保总识.・

、/

（4）产生废渣.废气，造成环境污染.■

恿赳旦认识热机的效率，并会进行有关的计算

例甲、乙两汽车，甲的汽汕机效率比乙的汽汕机效率高，这表明（）

A.甲做功比乙多

B.甲做功比乙快

C.甲消耗的汽汕比乙少

D.以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗汕比乙少

知识点考查对热机效率的理解

闯关点拨热机的效率与功率、做功的多少没有必然联系.

析汽汕机做功的多少由牵引力的人小和汽车前进的距离的人小有关，与汽汕机的效率无关，所以A不

止确；

汽油机做功的快慢是由汽油机的功率决定的，与汽油机的效率无关，故B不止确；

汽油机做

功的多少没有确定，其耗油量也不能确定，故C也是错误的.在D选项中，由W=Fs可知，两汽油机做的功相等，山于甲的效率髙，故甲耗油少.

答选D

中考典题精析

考题1汽汕机的一个工作循环是由四个冲程纽成，其中在做功冲程中燃气对活塞做功，实现了

能向能的转化.图15-11表示的是汽汕机的冲程（填冲程的名称）.

（北京市东城区2004年中考题）

图15-11

闯关点拨由汽汕机汽缸示意图辨别冲程名称时，要根据两气门的关闭活塞的上卜运动情况來确定，要判断是否是做功冲程可观察火花塞是否点火.

析在做功冲程中，将内能转化为机械能；

从图中可以看出：

进气门打开、排气门关闭，活塞市上往下运动，汽油和空气的混合物将进入汽缸，这是吸气冲程.

答内能机械能吸气

考题2-•辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km,轿车上的速度表如图15-12所示，在此过程中

（1）轿车速度为多少km/h?

合多少m/s?

（2）若轿车行驶过程中发动机的功率为40kW,则该车行驶中

所受阻力多人？

（3）这段过程中轿车消耗汽汕0.25kg，其发动机的效率多大？

（q汽油=4.6X10‘J/kg）（江苏省南通市2004年中考题）

闯关点拨这是一道力学与热学的综合试题，涉及了速度、平衡力、功、

功率、热量、热值、效率等许多知识点.计算发动机的效率可根据热

W总等于汽油完全燃烧放出

机的效率公式7；

=—S-X10