九年级第五讲热机.docx
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九年级第五讲热机
第二章热机
第五讲、热机
预习提纲
1、热机是利用内能来的机器。
热机的一个工作循环分为个冲程即：
冲程、冲程、冲程和冲程。
2、四个冲程只有冲程对外做功，其余三个冲程要靠完成。
在
冲程中内能转化为机械能，在冲程中机械能转化为内能。
一个工作循环中飞轮
转动周。
课堂讲解
知识点一：
1、热机：
定义：
利用燃料的燃烧来做功的装置。
能的转化：
内能转化为机械能
蒸气机——内燃机——喷气式发动机
知识点二：
2、内燃机：
将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。
它主要有汽油机和柴油机。
3、内燃机大概的工作过程：
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：
吸气冲程、压缩冲程、
做功冲程、排气冲程。
在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯
性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。
另
外压缩冲程将机械能转化为内能。
【例1】下面是汽油机工作的四个冲程，其中将内能转化为机械能的是（）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
答案：
C
【例2】汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图4中表示压缩冲程的是（）
答案：
A
【例3】某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa,飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率．
答案：
（1）2700N
（2）135J（3）2025W
知识点三：
（重点）
4、热机的效率：
热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的
效率。
公式：
η=W有用/Q总=W有用/qm
5、提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良
好的润滑、减小摩擦。
【例4】随着人们生活水平的提高．轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油（1L＝10-3m3），汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J／kg．则
（1）10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是_________J．
（2）该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是________kg．
（3）当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于________N．
答案：
（1）4.6×l08J
（2）5.68kg． （3）2500N．
知识点四：
（重点）
6、汽油机和柴油机的比较：
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。
【例5】甲柴油机的热机效率比乙柴油机的高，这说明[]
A．甲用的柴油多B．乙用的柴油多C．甲做的功比乙做的功多
D．甲用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比乙大
答案：
D
知识点五：
能量守恒定律
7、自然界存在着多种形式的能量。
尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中
我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有
关的核能，跟化学反应有关的化学能等。
8、在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各
种形式的能的转化和转移）。
在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。
运动
的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。
在这种转移的过程中能量形式
没有变。
9、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。
小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内
能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为
电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电
能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。
10、能量守恒定律：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，
或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
【例6】下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（）
A热机的大量使用会造成环境污染
B所有的热机都是用汽油作燃料
C汽车排出的尾气都是有毒气体
D热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
答案：
C
课堂练习
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15—5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
图15—5
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量多
D.0.5g汽油和2kg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15—6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.
图15—6
12.已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg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℃？
已知水的比热容为4.2×103J/（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.
练习一
一、选择题
1、一瓶酒精倒去一半后，下列说法中正确的是（ ）
A、比热减小为原来的一半 B、热值变为原来的一半
C、密度变为原来的一半D、质量变为原来的一半
2、要给体温计消毒，应采取的正确方法是（）
A、用自来水冲洗B、在沸水中煮 C、酒精灯火焰上烧D、用酒精棉球擦
3．下列说法正确的是（）
A、直接利用内能来加热物体，实际上是内能的转移
B、直接利用内能来物质,实际上是内能的转化
C、利用内能来做功，实际上是内能的转移
D、利用内能来做功，物体的内能会增加
4．一台单缸柴油机，飞轮每分钟转
，那么，
内柴油机对外做功的次数是（）
A、1800次B、900次C、60次D、15次
5．做同样多的功，甲柴油机用3小时，消耗2千克柴油，乙柴油机用2小时，消耗了3千克柴油，则（）
A、甲的功率大，效率高B、甲的功率大，效率低
C、乙的功率大，效率高D、乙的功率大，效率低
6、甲、乙两台热机燃料种类和燃烧情况相同，甲的效率比乙的效率低，这表明（）{多选}
A、甲热机比乙热机做的有用功少B、甲热机比乙热机消耗的燃料多
C、在做有用功相同的条件下，消耗同种燃料，甲比乙的多
D、在做有用功相同的条件下，甲损失的能量比乙少
7、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（）
A、捂住进气口B、立即找一个隔热物体捂住排气口
C、脚踏刹车板，同时手拉制动器D、让它空转，等油全部耗完停下
8、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（）
A、汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B、汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C、柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D、柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
9、某四冲程内燃机的活塞每秒钟完成15次工作循环，那么（）
A、内燃机的转速是
B、每分钟对外做功900次
C、每分钟对外做功1800次D、每分钟对外做功15次
10、下列现象中利用内能加热的是（）
A、凉晒稻谷B、喷气式飞机在空中飞机C、用高炉熔化D、燃气推动发动机叶轮
11、关于燃料的热值，下列说法正确的是（）
A、燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B、燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C、燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D、燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况有关
二,填空题
1．内燃机的大量使用，促进了社会的进步，使人们享受了现代文明，但在使用内燃
机的同时又给人类带来了污染，这主要是指________污染和________污染．在内燃机工作过程中，由图3所示的内燃机能流图可以看出，它的能量损失所占的百分比是：
废气内能35％，散热损失30％，机械损失10％，则内燃机的热机效率是________．我们在高效利用能源的同时，也必须重视保护环境．
2．2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回大气层后，舱体温度急剧升高，
最后导致航天飞机解体．这是通过_____方式改变了它的内能．
3．用太阳能热水器给40千克的水加热，水温由18℃升高到36℃，水吸收的热量是___焦耳。
若用燃烧值为3.0×107焦耳/千克的煤给水加热，其效率为20％，则需要燃烧约____千克煤。
4．在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区．天然气与煤相比，从热学角度分析它突出的优点是________；从环保角度分析它突出的优点是________．（天然气、煤的热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg）
5．黑龙江省地处高寒地区，冬天室内的暖气用热水循环供热，而不用其他液体，是因为________；在降低相同温度时，水比等质量的其他液体放出的热量________．
6．保温桶内装有质量为50千克、温度为95℃的热水，水面下0.5米深处的水笼头受到水的压强为________帕。
过了一段时间后，桶内水的温度降为85℃，那么水放出的热量为_____焦，水的内能__________（选填“增加”、“不变”、或“减少”）。
〔c水＝4.2×103焦/（千克·℃）〕
三、简答题：
1、经验表明，自制家用太阳能热水器的效率在夏天可达50％，已知在地球表面，晴天时垂直于阳光表面接受到辐射热为
，如果水箱内的水约为
，水箱接收阳光垂直照射的面积始终为
，请计算，要使水温上升
需多长时间？
2、某单缸四冲程柴油机，汽缸直径为
，活塞行程
，第三冲程的平均压强为
，曲轴每分钟转1800周，求柴油机的功率。
若每小时消耗柴油
，求柴油机的效率（柴油机的热值是
）
练习二
一、填空题
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/m3］
5．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：
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．已知酒精的热值为q，质量为m的酒精完全燃烧一半放出的热量为，剩余酒精的热值为。
7．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）．
8．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）
9．S195型柴油机的部分技术规格如表所示
汽缸数
汽缸直径
额定功率
转速
燃油消耗率
冷却方式
1
95mm
8.8kW
2000R/min
0.27kg/kW•h
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1kW•h的能量柴油机所消耗柴油的千克数．已知柴油的热值为3.3
J/kg,水的比热容为4.2
J/（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η＝
100%（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__________．
二、选择题
10．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
11．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
12．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
13．有关四冲程内燃机叙述中，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1
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
14．四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
15．一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
16．甲、乙两台汽油机，甲的功率比乙的大．则下列说法中正确的是（）
Ａ．甲做的功肯定比乙的多 Ｂ．做相同的功，甲用的时间比乙的短
Ｃ．甲消耗的能量肯定比乙的多 Ｄ．甲的机械效率肯定比乙的高
17．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
18．热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面噶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．两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，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
三、计算题
19．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?
20．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？
21．光明中学锅炉房每天要将3t水从20℃加热以100℃，问：
⑴这些水要吸收多少热量？
[水的比热容为
]
⑵“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
课堂练习：
一、1.内机械有用功完全燃烧
2.气缸内高温高压做功内机械
3.吸气压缩做功排气压缩做功
4.1千克某种燃料完全燃烧放出的热量焦每千克J/kg
5.空气喷气飞机火箭喷气人造卫星和宇宙飞船
二、6.B7.A8.C9.D10.C
三、11.水蒸气把塞子冲出来内能转化为机械能热机
12.8.4×106J40kg
13.能量转化的过程就是做功的过程,机械能转化为内能时,机械克服阻力做功,可以将机械能100%的转化为内能;内能转化为机械能时,需要克服摩擦做功,将一部分机械能又转化为内能,所以,内能转化为机械能时不能达到100%.
练习一：
答案：
一、
1、D2、D3、A4、D5、D6、AC7、A8、D
9、D10、AC11、D
二、
1、大气 噪声 25％
2、做功
3、3.024×106，0.5
4、热值大（燃烧值大或完全燃烧相同的质量放出的热量多污染小（无污染））
5、水的比热容大 多
6、4.9×103；2.1×106；减少
三、
1、水升温需吸收的热量为
在
时间内吸收的太阳辐射热为
吸收热量所用时间
2、已知气缸直径
，活塞行程
，压强
，可求得燃气每一次对活塞做的功为
由于曲轴每转两周，燃气对活塞做功一次，因此曲轴每分钟转1800周，活塞做功900次，可求得功率为
柴油机每小时耗油
，则每秒耗油量为
完全燃烧放出的热量为
利用已求得的功率，可求得柴油机每秒做的有用功为
，因此柴油机的效率是
练习二：
一、填空题
1．压缩做功2．4.6×1073．7.2×10103.6×10184．热值大污染少0.01265．35%6．
q7．2.25×10187.5×10108．6.6×1079．8.4×10540%
二、选择题
10．A11．D12．C13．B14．A
15.D16.B17.A18.A
三、计算题
19.解：
∵
∴
20.解：
（1）
（2）
（3）效率
21.⑴
⑵
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