研究卡诺热机及其效率
研究卡诺热机及其效率
Research on the Thermal Machine and Its Efficiency 淮阴工学院数理学院应用物理1101班沈梅玲1104105106
The establishment of the particle physics and the application of physics
Huaiyin tech applied physics Shen Mei-ling
摘要：本文给出了对卡诺热机效率（主要是理想气体和范德瓦尔斯气体）的详细推导，并对其进行推广，还有对其拓宽与发展，从而使人们对卡诺热机有一个更为全面的认识。Abstract: This paper not only gives a detailed derivation for the efficiency of the Carnot thermal machine, but also extends to the efficiency of the Carnot refrigerating machine. All of those make an overall cognition to the Carnot thermal machine for people. we can look at the formation and development.
关键词：卡诺循环；效率；拓宽
Keywords: Carnot cycle; efficiency; broaden
1 引言
法国军事工程师萨迪·卡诺（S． Carnot，1796—1832）于1824年出版了《关于火的动力的思考》一书，总结了他早期的研究成果。卡诺以找出热机不完善性的原因作为研究的出发点，阐明从热机中获得动力的条件就能够改进热机的效率,分析了蒸汽机的基本结构和工作过程,由理想循环入手，以普遍理论的形式，作出关于消耗热而得到机械功的结论。他指出热机必须在高温热源和低温热源之间工作，“凡是有温度差的地方就能够产生动力；反之，凡能够消耗这个力的地方就能够形成温度差，就可能破坏热质的平衡。”卡诺根据热质守恒思想和永动机不可能制成的原理，进一步证明了在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切实际热机，其效率都不会大于在同样的热源之间工作的可逆卡诺热机的效率。卡诺由此推断：理想的可逆卡诺热机的效率有一个极大值，这个极大值仅由加热器和冷凝器的温度决定，一切实际热机的效率都低于这个极值。
2 卡诺热机及其效率
2.1 卡诺循环及卡诺热机
法国工程师卡诺在对蒸汽机做热力学研究时，采用与众不同的方法，对蒸汽机做了简化。他设想，有一特殊的循环过程，在该循环过程中，系
统仅与温度为T 1、T 2的两个热源接触，且该循环由两个可逆等温过程及两个可逆绝热过程组成，我们称此类循环过程为卡诺循环。按照卡诺循环的顺时针方向进行工作的热机称作卡诺热机；反之，按照卡诺循环的逆时针方向进行工作的机械装置称作卡诺制冷机。
2.2 卡诺热机的效率
2.2.1 理想气体为工作物质的卡诺热机的效率
设某热机按照顺时针卡诺循环进行工作，且1、2、3、4各点的状态参量分别为（P 1,V 1,T 1)、（P 2,V 2,T 1）、(P 3,V 3,T 2)、（P 4,V 4,T 2）,现在来推导该卡诺热机的效率 η卡热。
对于物质的量为V mol 的理想气体，由图1知： 2-3，4-1为绝热过程，由绝热过程方程，有:
T 1V 21-γ=T 2V 31-γ （8） T 1V 11-γ=T 2V 41-γ
（9）
其中，γ为定压摩尔热容与定体摩尔热容之比γ=C p,m / C v,m >1,物质一定
时，k 为常数。联立（8）（9）得：
V 2/V 1=V 3/V 4 （10）
分析整个循环过程得：
①1-2等温膨胀（V 2>V 1),系统对外做功，内能不变，从外界吸热
⊿U 1=0 （11）
W 1
=-?
2
1
V V pdv
=-v
dv vRT v v /12
1
?
= -vRT 1In V 2/v 3 （12）
联立（2）（11）（12）得：
Q 1=-W 1+⊿U 1=-W 1=vRT 1In V 2/V 1>0 （13） ②2-3绝热膨胀（V 3>V 2）,外界对系统做功，内能减少，既不吸热，也不放热 Q 2=0 （14） ③3-4等温压缩（V 3>V 4),外界对系统做功，内能不变，对外界放热
⊿U 3=0 （15）
W 3=-?4
3
v v pdv
=-?4
3
/2v v v
dv vRT =-vRT 2In V 4/V 3 （16）
图1卡诺循环工作原理
联立（2）（15）（16)得：
Q
=-W3+⊿U3=-W3=vRT2In V4/V3<0 (放热) （17）
3
④4-1绝热压缩（V4>V3),外界对系统做功，内能增加，既不吸热，也不放热
Q
=0 （18）
4
联立(4)(10)(13)(14)(17)(18), 得到从初态1出发，回到末态（状态1）的整个循环过程中，卡诺热机效率为：
η卡热=（︱Q吸︱-︱Q放︱）/︱Q吸︱ =(︱Q1︱-︱Q2︱)/︱Q1︱
=（vRT1In V2/V1-vRT2In V3/V4）/vRT1In V2/V1
=(T1-T2)/T1=1-T2/T1 （19） 2.2.2 范德瓦尔斯气体气体为工作物质的卡诺热机的效率
实际上，热机的工作物质一般都不是理想气体，那么范德瓦尔斯气体的卡诺循环效率应满足什么关系?实际气体的范德瓦尔斯方程，即 V mol气体的状态方程为
(p+v2a/V2）(V-vb)=vRT（1）其中，a ,b为范德瓦尔斯常量，可由实验测得。把完全遵守上式的气体称为范德瓦尔斯气体，它比理想气体更接近实际气体。下面就是范德瓦尔斯气体为工作物质来研究卡诺循环效率。
1 绝热过程方程
当范德瓦尔斯气体经历一个准静态绝热过程时，系统与外界无热交换，即d Q=0系统的内能变化为d E=vC v d T+v2 a d V/V2 （2）为气体定体摩尔热容
其中，C
v
系统对外做功 d A=p d v（3）根据热力学第一定律
d Q=d E+d A（4）可得0=vC v d T+v2a/V2d V+p d V
再结合（1）式，就有
C
d T=-RT d V/(V-vb)
V
即 d T/T=-R d V/(C v(V-vb)) （5）对（6) 式积分，并整理得
T (V -vb )R/CV =常量 （6） 这就是范德瓦尔斯气体绝热过程的过程方程。
由（6)和(1)式还可以还可以得到p ,v 表示的绝热过程方程，即
（p +v 2a /V 2)(V -vb )( Cv+R)/ Cv =常量 （7） 2 等温过程吸收的热量
当范德瓦尔斯气体作准静态的等温变化时，系统吸收的热量，由（2）（3）（4）联立可得 dQ =vC v d T +v 2a /V 2d V +p d V 考虑到等温过程d T =0 再结合式（1）就有
d Q =vRT d V /(V -vb )
3 卡诺循环效率
卡诺热机的循环过程为卡诺循环，它是由两个等温过程和两个绝热过程构成的循环。
①在等温膨胀的过程中，体积由V 1增大到V 2，气体从高温热源（温度为T 1) 吸收的热量有式（7）可得
Q !=vRT In(V 2-vb )/(V 1-vb )
②在等温压缩过程中，体积由V 3 压缩到V 4 ，气体向低温热源（温度为T 2)放出的热量为 Q 2=vRT 2In(V 3-vb )/(V 4-vb ) 由循环效率的定义，可得卡诺循环效率为
η=1-Q 2/Q 1=1-(T 2In(V 3-vb )/(V 4-vb ))/(T 1In(V 2-vb )/(V 1-vb )) （8） 对于两绝热过程，由（6）可知
T 1(V 2-vb )R/CV = T 2(V 3-vb )R/CV T 1(V 1-vb )R/CV = T 2(V 4-vb )R/CV
两式相比可得
（V 2-vb ）/(V 1-vb )= (V 3-vb )/(V 4-vb ) （9） 将（9）代入（8），于是范德瓦尔斯气体的卡诺循环效率可表示为
η=1-T 2/T 1 它与理想气体卡诺循环效率表达式完全一致。
3 卡诺循环的拓宽与发展
仅仅考虑工质与热源之间热传导不可逆性的不可逆卡诺循环，称为“内可逆卡诺循环”，仍然认为工质内部经历了一个准静态的、理想化的卡诺循环，“内可逆卡诺循环”热机效率为
ηm＝1-(T L/T H)?
实际热机除了工质与热源之间热传导不可逆外，还有其他不可逆效应，应在“内可逆卡诺循环”的基础上，进一步研究其他不可逆因素对热机效率的影响。由于熵变可以表征过程的不可逆程度，故可引进一个与熵增量相关的无量纲量I 来表征“不可逆程度”，从而给出“不可逆卡诺循环”热机效率表达式
η =1-（IT L/T H）1/2
对于“不可逆卡诺循环的实际热机”，I>1;当I=1时，“不可逆卡诺循环”就转化为“内可逆卡诺循环”。
如果从另一个角度考虑理想化的可逆卡诺循环与实际的差别，工质只与两个恒温热源接触而与其他外界绝对地绝热是难以实现的，应将绝热过程换为多方过程，这样，可给出“概括性卡诺循环”及其效率的表达式
η' =1-Q1/Q2 =1-T2(S3-S4)/T1(S2-S1)
另外，从热机向“热化学机”扩展，有人提出“广义卡诺循环”理论，并扩展到“大气循环”、“自然循环”、“地球热机”等等。
结论
以上是对卡诺热机及其效率进行的说明，而且还以理想气体和范德瓦尔斯气体为工作物质对其效率的进行了详细的推导。我们都知道，卡诺循环是理想化的可逆循环，但是实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多．“有限时间热力学”的研究内容与方法属于非平衡态与非线性领域，目前还处于初期发展阶段，随着研究深度与广度的不断发展，其独特的研究内容可望在广阔的科学技术领域中有着激励人心的前景。
参考文献
[1]秦允豪.热学[M].北京:高等教育出版社，2004
[2]李艳平，申先甲.物理学史教程[M].北京：科学出版社，2003
[3]中国知网：现代物理知识；卡诺热机及其效率；对热机的拓宽与发展
人教版九年级物理第十四章142热机的效率同步练习
5.热机的效率 内燃机工作时，废气会带走一部分能量，机械本身散热会带走一部分能量，克服摩擦做功会消耗一部分能量，这些能量都浪费了。用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。【题文1】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 解析： A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关．故A正确； B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误； C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误； D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误 答案:A 【题文2】如图所示，是最新一款无人驾驶汽车．汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况．该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L．假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中， 求： （1）该汽车发动机做的有用功是多少？ （已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg） （2）该汽车的输出功率为多少？ 解析： (1)由ρ=m /V 得消耗汽油的质量为：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10-3 m3=1.2kg， 汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2 kg×4.5×107J/kg=5.4×107J；
由η=W /Q 放 得，汽油机的有用功：W=ηQ 放=30%×5.4×107J=1.62×107 J ； （2）由v=s /t 得汽车运动的时间：t=s /v =8km /72km/h =1 /9 h=400s ； 汽车的输出功率：P=W /t =1.62×107J /400s =4.05×104W ． 答案: (1)1.62×107J (2) 4.05×104W 【总结】热机的效率 燃料是燃烧的一种化学变化，在燃烧的过程中，燃烧的化学能转化为内能，然后，内能转移到其他物体上或转化为其他形式的能量供人们使用。 1燃料的热值： （1） 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 （2） 物理意义：反映燃料燃烧放热本领的物理量 （3） 燃料燃烧放热公式： ， 2.热机的效率： 其中W 有指用来做有用功的能量， Q 总指燃料完全燃烧释放的能量 （2）提高热机效率的途径 ①燃料尽可能充分燃烧 ②尽量减少各类能量损失 ③在热机的设计和制造上，采用先进技术 ④使用时，注意保养，保证良好的润滑、减少因克服摩擦阻力额外消耗的功 【练习题】 1.下列关于热值和热机效率的描述,正确的是( ) =Q mq 放=Q Vq 放
热机及其的应用
14.4热机与社会发展 一、教学目标： 1．知识与技能 （1）知道热机工作过程中的能量转化过程。 （2）了解汽油机的工作原理和工作过程，提高读图能。 （3）了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率，及提高热机效率的意义所在。 （4）了解热机使用所带来的环境污染问题和目前的对策。 2．过程与方法 利用图片和动画，研究并认识汽油机和柴油机的基本结构、工作原理和工作过程。 3．情感态度与价值观 （1）通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树立效率意识和环保意识，培养学生通过交流讨论来学习的习惯。 （2）通过介绍热机的发明和发展，树立科学技术是第一生产力的观点。通过介绍我国长征系列火箭的伟大成就及火箭升空视频，激发学生的爱国主义情感，树立为祖国强盛做出自己贡献的信心。 二、教学重点与难点 重点：热机的共同特点，汽油机的构造、工作原理和过程，热机效率，热机与环境保护。 难点：热机工作过程的能量转化情况，汽油机的构造、工作过程。 三、教学程序 （一）引入新课 通过PPT课件图片《从镰刀到收割机》、《从木帆船到远洋巨轮》、《从马车到小汽车》引入新课并启发学生思考：什么推动了人类的文明和进步？ （二）新课教学 1、热机的种类及其共同特点 设问：热机有哪些种类？它们有什么共同特点？ 补充图片资料蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机，初步了解热机对促进生产力发展与社会进步的作用。 学生回答：有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。 共同特点：通过燃料燃烧把化学能转化为内能，又通过做功方式，把内能转化为机械能。 2、汽油机 （1）汽油机的应用： 汽油机是用汽油作燃料的内燃机，它常应用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。 （2）汽油机的构造（每四个学生一小组,每小组一台汽油机模型）
机械效率公式汇总
机械效率公式汇总： 1．滑轮组在空气中提升重物； 2．滑轮组在液体中提升重物； 3．滑轮组在水平面上拉动重物；4．斜面。 一．在空气中提升重物： （一）任何情况都成立： 1. 总有用总有用＝ p p W W = η 2. Fs h G W W 物总有用＝=η 3. nF G nh F h G Fs h G W W 物物物总 有用＝ = ?= = η (二) 若不计绳重及轴的摩擦，有：1. F = )(1 动物G G n + 2. 动 物物动物物额有用有用 总有用＋＋＝ G G G h G h G h G W W W W W = =+=η （三） 在任何情况下都有：（动力F 作用在绳端） S 绳=nh 物； v 绳=nv 物 ；W 有用=G 物h 物 ；W 总=Fs 绳 ；P 有用=G 物 v 物 ； P 总=F v 绳 二．在液体中提升重物 (一)、在液体中提升重物，不计液体的阻力，有：1. F = )(1 动浮物G G n +-F 2、 nF F G nh F h F G Fs h F G W W 浮 物浮物浮物总有）（）（＝ -= ?-=-=η （二）、若不计液体的阻力、绳重及轴的摩擦，有：动 浮物浮物G G G +--= F F η 推导：动浮物浮物动浮物浮物浮物总有）（G G G nh G G n h G Fs h F G W W +--=?+--=-== F F F F )(1)(η 三．水平使用滑轮组 nF f ns F s f Fs s f W W 物 物物物绳物物＝总有= ?==η S 绳=ns 物 ; v 绳=nv 物 ；W 有用=f 物s 物 ；W 总=F ｓ绳 ；P 有用= f 物v 物；P 总= F v 绳 四．斜面 1.光滑（不计摩擦）：W 总 = W 有 因此FL=Gh 2. W 额外= f L 3. FL h G W W 物总 有用＝ = η 4.fL h G h G W W W W W += += 物物额外 有用有用总 有用＝ η L h F
河南省人教版物理高二选修1-2第二章第三节热机的工作原理同步训练
河南省人教版物理高二选修1-2第二章第三节热机的工作原理同步训练 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共15题；共30分) 1. （2分） (2018高二上·台州月考) 如图所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧．从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为（） A . h B . 1.5h C . 2h D . 2.5h 2. （2分）(2017·揭阳模拟) 用长为l、不可伸长的细线把质量为m的小球悬挂于O点，将小球拉至悬线偏离竖直方向α角后放手，运动t时间后停在最低点．则在时间t内（） A . 小球重力做功为 mgl（1﹣cosα） B . 空气阻力做功为﹣mglcosα C . 小球所受合力做功为mglsinα D . 绳拉力做功的功率为
3. （2分）磊磊陪爸爸看车展，看到了新款红旗轿车，他想知道中国生产的第一辆红旗轿车四冲程热机工作时提供动力的是（） A . 做功冲程 B . 吸气冲程 C . 压缩冲程 D . 排气冲程 4. （2分）根据热力学定律，下列说法正确的是（） A . 第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成 B . 热效率为100%的热机是可能制成的 C . 电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 D . 从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段 5. （2分） PM2.5主要来自化石燃料、生物质、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源．关于能源和能量，下列说法中正确的是（） A . 自然界中的石油、煤炭等能源可供人类永久使用 B . 能量被使用后就消灭了，所以要节约能源 C . 人类应多开发与利用太阳能、风能等新能源 D . 能量耗散说明自然界的能量在不断减少 6. （2分）下列关于热学知识的说法正确的是（） A . 在一个孤立系统中，一个自发过程中的熵总是向减少的方向进行 B . 在使两个分子间的距离由很远（r＞10﹣9m）减小到很难再靠近的过程中，分子间的作用力先减小后增大，分子势能不断增大 C . 由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力
热机和热机的效率知识点和习题带答案
第3讲 热机和热机的效率 一、热机 1. 热机的相关概念 热机——利用内能做功的机械。例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机——燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。热机分为汽油机和柴油机两类。 ????????????喷气发动机 汽轮机 机械。） 高，体积大，用于大型柴油机（功率大，效率机械。）低，体积小，用于小型汽油机（功率小，效率内燃机蒸汽机热机 2. 内燃机的工作原理 汽油机 四冲程汽油机的结构——汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞，要会画图。 冲程——活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 吸气冲程——靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物； 压缩冲程——外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高； 做功冲程——化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能； 排气冲程——靠惯性运动，排出废气。 柴油机 四冲程柴油机的结构——汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴，要会画图。 柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别： 1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气； 2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气； 3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。 【练习1】 1、标出下列四图的名称，并说明其作用和能量转化过程。 2、一台单缸四冲程柴油机的转速为2400r/min ，它每秒完成几个冲程，做几次功 二、热机的效率 1. 燃料的热值 热值——单位质量的燃料完全燃烧所放出的热量，用符号q 表示。热值的单位是J/kg ，气体燃料热值的单位是J/m 3。 质量为m 的燃料，完全燃烧所放出的热量为mq Q =放或Vq Q =放，视热值的单位而定。 2. 热机的效率 在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。放 有Q W =η 【练习2】 3、现在火锅通常用一种被称为“固体酒精”的物质作为燃料，已知这种燃料的热值是1×107J/kg ，完全燃烧“固体酒精”能放出多少热量若放出的热量都被火锅中的水吸收，求能使多少kg 的水温度升高50 o C
中考物理 热机的效率知识点
中考物理热机的效率知识点 1.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 2.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到IO0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%。 3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧；第二，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，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，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，所以热机效率一般都比较低。 根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。 改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧； 减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗； 充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。
滑轮组机械效率(非常好哦)
对“滑轮组机械效率”问题的讨论 “滑轮组的机械效率”是简单机械、功、机械效率等物理知识的综合应用，此类问题涉及有用功、额外功、总功、功率等诸多概念，许多学生由于对这些概念理解不深，不能正确领会这些概念间的区别与联系，往往在解题时感到困惑。下面就结合自己多年的教学体会，就以下四个问题谈一些看法。 一、首先要明确的几个物理概念 （1）有用功是由使用机械的目的所决定的。当用滑轮组沿竖直方向提升物体时，滑轮组对物体竖直向上的拉力做的功就是有用功。若使用滑轮组沿水平方向拉物体时，滑轮组对物体水平方向的拉力所做的功就是有用功。 （2）额外功是由机械克服本身的自重，相互接触物件间的摩擦阻力及绳重所做的功，而其中由于摩擦阻力及绳重所做的功是不易直接求出的，只能间接计算。 （3）总功是指动力对机械所做的功。一般情况下使用滑轮组做功时，动力作用于绳子自由端，但也偶有例外，因此找准动力很重要。 （4）绳子的自由端和动滑轮移动的距离之间有一定的几何关系。一般情况下为：或s=nh（其中：s是指绳的自由端移动的距离，L是指动滑轮或物体在水平方向移动的距离，n 是动力拉动滑轮绳子的股数，h是物体上升的高度）。 （5）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”。而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功。即：。 （6）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于或等于1，并且无单位 二、当滑轮组沿水平方向拉物体时，忽略对动滑轮的重力做功 利用滑轮组沿水平方向拉物体时，总功为，有用功为，若物体沿水平方向做匀速直线运动，则物体受平衡力作用，应有：，这时滑轮组的 机械效率为 例1. 如图1所示，用一滑轮组拉着重为的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受的阻力为车重的0.03倍，此时要在绳端加以F=1000N的水平拉力，试求：①滑轮组的机械效率为多少？②若汽车移动的速度为0.2m/s，1min内拉力F做了多少J的功？（滑轮和绳的自重不计，绳足够长）。
初三物理上册《热机的效率》知识点归纳
初三物理上册《热机的效率》知识点归纳 物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到Io0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%. 热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧;第二，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，另外气缸壁等也会传走一部分内能;第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量;第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，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，所以热机效率一般都比较低。 提高热机效率的途径 根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。 改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧; 减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗; 充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。 初三物理备考知识：安全用电 安装家庭电路应注意的问题 开关应接在火线上，这样可以使开关断开后，灯泡不再与火线相连，不管是更换灯泡，还是检修电路，安全系数都会高一些。 接螺丝口灯座时，应将灯口的螺旋套接在零线上。 接插座时，两孔插座的左边孔接零线，右边孔接火线;
热机与发展教案
12.4热机与社会发展 【学情分析】 本节教材重点讲述汽油机的工作原理，用解剖图引导学生对照插图、模型了解单缸和四缸汽油机的构造，主要部件的作用，用分解图说明汽油机的四个冲程，让学生了解汽油机的工作原理。并要求学生课后进一步分析汽油机工作过程能量的转化情况。对于柴油机的认识，教材侧重介绍与汽油机的不同点，然后根据柴油机工作过程的示意图，与汽油机类比了解柴油机工作原理。 教材从能量转化的角度定义热机的效率，介绍人类在提高热机效率方面取得的成效，激发学生学习自然科学的求知欲。 最后教材介绍了大量使用热机对环境造成的影响情况以及人类保护环境的措施，唤起学生保护环境的意识。 【教材分析】 《课程标准》的要求：了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。教材重点介绍了热机的工作原理，汽油机的结构和工作过程，另外教材从环境的角度介绍热机带来的一系列问题，以及我们的对策。教材的编写遵循“从生活走向物理，从物理走向世界”的思路，社会的发展促使热机的诞生，文明的进步对热机提出了更高的要求，我们该如何面对？正因为热机与人类生活有密切的关系，因而容易引起同学们的兴趣。 本节主要内容有：热机的共同特点，汽油机的构造和工作原理，热机效率，热机与环境，热机发展简介。在人类工业化发展的进程中，热机曾经起过而且还在起着非常重要的作用。让学生了解热机的工作原理和作用，树立效率和环保意识，对于提高学生的科学素养，进行STS教育，是非常有必要的。 本节的编写思路是：首先介绍热机的共同特点，即热机工作过程中的能量转化情况，这是后面分析汽油机工作过程的理论依据。然后通过一个学生活动介绍汽油机的构造，工作原理，工作过程，再简单比较柴油机与汽油机的不同。在前面了解热机原理和工作过程的基础上，提出热机效率和环境保护，利用STS栏目介绍热机发展简史，向学生渗透效率意识和环保意识，领悟科学技术对社会发展
机械效率公式
机械效率公式 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C-
机械效率，功功率计算公式 一．滑轮组机械效率公式（竖用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=2 2、（绳端）通过的距离 h ：物体被提升的高度 S=nh 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 匀速直线拉动 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的重力G （不及摩擦） F=(G+G 动)/n 6、W 有=G h 7、W 额 = G 机h 8、W 总=FS W 总=W 有+W 额 9、 η =W 有W 总 = Gh FS = G Fn （滑轮组的机械效率与物重、机械自重、机械间 的摩擦有关）与绳子移动的距离无关与绳子的股数无关 10、不计摩擦和绳重时 11、 P=W/t P=FV 计算机车的牵引力时，常常用公式P ＝Fv ，式中的F 是牵引力，v 是机车的速度． 提示：滑轮组的机械效率取决于物重和动滑轮的重力之比； 同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 提升同一重物，动滑轮的个数越多越省力，滑轮组的机械效率越低 滑轮组机械效率公式（横用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=3 2、（绳端）通过的距离S ：物体移动的距离 S=ns 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的摩擦f 6、W 有=fs 7、W 总=FS 8、η =W 有W 总 =fs'FS = f Fn 二．斜面机械效率：如图所示，斜面，克服重 ___________________＋＋＝物物动有有总有G h h G W W W W W = =+=η
热机及热机效率试题及解答..
热机及热机效率 思考： 如图所示在试管里装些水，用橡皮塞塞住 加热使水沸腾，会看到什么现象？讨论这 个过程中能量的变化？ 这个实验向同学们展示了人类利用内能的过程。 燃料的化学能通过燃料转化为内能，又通过做功， 把内能转化为机械能。热机的种类很多，例如蒸汽机、 内燃机、汽轮机、喷气发动机等，尽管它们的构造各不 相同但都是把内能转化为机械能的机器。热机的广泛使 用，使人类迈入了工业化社会。 【知识梳理】 【基础概念】 1、热机：将内能转化为机械能的机器。 2、内燃机：内燃机是最常见的热机；汽油机、柴油机是最常见的内燃机。 3、四冲程汽油机：活塞在气缸内往复运动是，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧——膨胀做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。 内能的利用 热 机 汽油机的工作原理 能 量 的 转 化 热 机 的 效 率 燃料的热值 定 义 单 位 燃料的利用率
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。 做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，从而做功。 排气过程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能。 4、热机的效率 讨论交流：热机工作时，能不能将 燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有 用功呢？ 由图可知，真正能转变为对外做有 用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一部分。 热机定律 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：
有关机械效率计算专题
有关机械效率计算专题
一、复习目标：1、了解各简单机械——杠杆、滑轮、斜面的特点 2、要做到容易解答简单的关于机械效率的计
算 3、学会关于机械效率的综合计算
二、知识储备：
1.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械
效率的计算公式可写作η=_____________.
2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是
和
，计算功的公式 W= 。克服重力做功的公式为
W=
，克服阻力做功的公式为 W= 。
3、计算机械效率的公式是
。
三、典例解析：
1、简单的有关滑轮组的机械效率的计算
例 1：用如图 1 所示滑轮组将重 6×102N 的物体匀速提高 2m，拉力所做的功为 2×103J，所用的时间
为 20s。求：
（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。
跟踪练习：1、如图 1 是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量为 200g，每个滑轮的质量都
为 50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升 10 ㎝，则人的拉力大小为
N，有用功为
J，额外功为
J，机械效率为
．
2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。
（1）当物重为 150N 时，绳端所用的拉力是 60N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）当所吊重物为 300N 时，10s 内重物被匀速提高 2m 时，绳端拉力做功的功率是多少？
2、有关斜面的机械效率的计算 例题：如图所示。斜面长 1m，搞 0.2m．；将 10N 重的物体 A 从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面 的力 2.5N，那么： (1)斜面的机械效率是多少? (2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?
(3)为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议：
1
初中物理——热机的效率知识点
初中物理——热机的效率知识点 物理热机的效率知识点 1.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 2.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到10 0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%。 3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 核心知识 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧；第二，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，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，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，所以热机效率一般都比较低。
初中物理机械效率功及功率专题复习
机械效率和功、功率专题复习 1、关于机械效率，下列说法正确的是：() A．机械效率越高，所做的有用功越多B．总功少的机械，机械效率高 C．额外功少的机械，机械效率高D．总功一定时，有用功多的机械效率高 2、如图所示的装置，在相同的时间内，同样的大小的力F1、F2，把物重相等的物体G1、 G2提升相同的高度，比较甲、乙两装置的机械效率1、和F1、F2做功的功率p1、p2( ) A、＞，p1＞p2 B、＜，p1＜p2 C、＞，p1＜p2 D、=，p1＝p2 3、质量是10kg的物体a放在水平桌面上，利用图所示的装置使物体A以0.5m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，弹簧测力计的示数如图，则() A.作用在绳端的拉力f为3.6n B.水平桌面对物体A的摩擦力为98n C.在1s内拉力f做功5.4J D.拉力f的功率为10.8W 4、小红同学用如图所示的滑轮组提高重6N的小车。若不计动滑轮重量，绳子自由端弹簧测力计的示数是______N；若考虑动滑轮重量，此时弹簧测力计的示数是2.5N，则该滑轮组的机械效率是__________；当动滑轮总重超过__________N时，使用该滑轮组提该小车不再省力。(不考虑摩擦和绳重) 5、如图所示，质量为50kg的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120N时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5m所用的时间为10s （绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计）。则物体A受到的摩擦力为___________N，拉力F做功的功率为___________W。（g取10N/kg）
空气热机实验原理介绍
空气热机实验实验原理介原理介原理介绍绍 热机是机是将将热能转换为转换为机械能的机器。机械能的机器。机械能的机器。历历史上史上对热对热对热机循机循机循环过环过环过程及程及程及热热机效率的机效率的研研究，曾究，曾为热为热为热力力学第2定律的定律的确确立 起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空明的空气气热机，以空机，以空气气作为工作介工作介质质，是最古老的，是最古老的热热机之一。机之一。虽虽然现在已 发展了展了内内燃机，燃燃机，燃气气轮机等新型机等新型热热机，但空机，但空气气热机结构简单简单，便于，便于，便于帮帮助理解助理解热热机原理机原理与与卡诺循环等热力学中的重要重要内内容，是很好的容，是很好的热热学实验实验教教学仪器。 【实验实验目的】目的】 1．理解理解热热机原理及机原理及热热循环过环过程程 2．测量不同量不同输输入功率（冷入功率（冷热热端温差改差改变变）下）下热热功转换转换效率，效率，效率，验证验证验证卡卡诺定理 3．测量热机输出功率出功率随随负载负载的的变化关系，系，计计算热机实际实际效率效率 【实验仪实验仪器】器】 空气热机，机，热热源（可源（可选择电选择电选择电加加热或酒精或酒精灯灯加热），），热热机实验仪实验仪，，计算机（或示波器），力矩算机（或示波器），力矩计计 【实验实验原理】原理】 空气热机的机的结结构及工作原理可用及工作原理可用图图1说明。明。热热机主机由高机主机由高温区温区温区，低，低，低温区温区温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮，，连杆，杆，热热源等部分源等部分组组成。 热机中部机中部为飞轮为飞轮为飞轮与与连杆机杆机构构，工作活塞，工作活塞与与位移活塞通位移活塞通过连过连过连杆杆与飞轮连飞轮连接。接。接。飞轮飞轮飞轮的下方的下方的下方为为工作活塞工作活塞与与工作汽缸，缸，飞轮飞轮飞轮的右方的右方的右方为为位移活塞位移活塞与与位移汽缸，工作汽缸位移汽缸，工作汽缸与与位移汽缸之位移汽缸之间间用通用通气气管连接。位移汽缸的右接。位移汽缸的右边边是高是高温区温区温区，，可用可用电热电热电热方式或酒精方式或酒精方式或酒精灯灯加热，位移汽缸左，位移汽缸左边边有散有散热热片，片，构构成低成低温区温区温区。。 工作活塞使汽缸工作活塞使汽缸内内气体封体封闭闭，并在气体的推体的推动动下对外做功。位移活塞是非封外做功。位移活塞是非封闭闭的占位活塞，其作用是在循环过环过程中使程中使程中使气气体在高体在高温区温区温区与与低温区温区间间不断交换，气体可通体可通过过位移活塞位移活塞与与位移汽缸位移汽缸间间的间隙流隙流动动。工作活塞。工作活塞与与位移活塞的移活塞的运动运动运动是不同是不同是不同步步的，的，当当某一活塞某一活塞处处于位置于位置极值极值极值时时，它本身的速度最小，而本身的速度最小，而另另一个活塞的速度最大。 图1空气热机工作原理 当工作活塞工作活塞处处于最底端于最底端时时，位移活塞迅速左移，使汽缸，位移活塞迅速左移，使汽缸内内气体向高体向高温区温区温区流流动，如，如图图1 a 所示；所示；进进入高入高温区温区温区的的气体温度升高，使汽缸度升高，使汽缸内内压强增大增大并并推动工作活塞向上工作活塞向上运动运动运动，如，如，如图图1 b 所示，在此在此过过程中程中热热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最的机械能；工作活塞在最顶顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸，位移活塞迅速右移，使汽缸内内气体向低体向低温区温区温区流流动，如，如图图1 c 所示；所示；进进入低入低温温 区的气体温度降低，使汽缸度降低，使汽缸内内压强减小，同小，同时时工作活塞在工作活塞在飞轮惯飞轮惯飞轮惯性力的作用下向下性力的作用下向下性力的作用下向下运动运动运动，完成循，完成循，完成循环环，如，如图图1 d 所示。在一次循所示。在一次循环过环过环过程中程中程中气气体对外所作外所作净 净功等于P-V 图所围的面的面积积。根据根据卡卡诺对热诺对热机效率的机效率的机效率的研研究而得出的究而得出的卡卡诺定理，热机的机的热热功转换转换效率：效率： η ∝（T 1-T 2）/T 1 = ΔT/ T 1 式中式中T T 2为冷源的冷源的绝对绝对绝对温温度，度，T T 1为热为热源的源的源的绝对绝对绝对温温度，度，热热机冷机冷热热源的源的温温度比度比值值越小，越小，热热机的机的热热功效率越高。本实验实验中，中，中，电热电热电热功率可以功率可以功率可以计计算，由算，由热热能转换转换的机械功率由的机械功率由P-V 图面积与热机每秒转速相乘而得，速相乘而得，测测量并计算不同冷算不同冷热热端温度时热时热功功转换转换效率，可效率，可效率，可验证验证验证卡卡诺定理。 当热机带负载时带负载时，，热机向机向负载输负载输负载输出的功率可由力矩出的功率可由力矩出的功率可由力矩计测计测计测量量计算而得，且算而得，且热热机实际输实际输出功率的大小出功率的大小出功率的大小随随负载负载的的变化而化而变变化。在化。在这这种情况下，可同下，可同时测时测时测量量计算出不同算出不同负载负载负载大小大小大小时时的热功转换转换效率和效率和效率和热热机实际实际效率。效率。 【仪器介器介绍绍】 1. 实验实验装装置介置介绍绍 整套实验实验装装置以置以电电加热器为例进行介绍，如，如图图2所示。
机械效率公式(20200723173534)
机械效率，功功率计算公式 ?滑轮组机械效率公式（竖用） 1、 n:绳子股数（从图中获取）n=2 2、 （绳端）通过的距离h ：物体被提升的高度S=nh 3、 （绳端）拉力的速度 V F ：物体的速度VV F =nV 匀速直线拉动 4、 （绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间tt 拉=t 5、 （绳端）拉力F :物体的重力G （不及摩擦）F=（G+G 动）/n 6、 W/有=Gi 7、 额=G 机 h 8 W ^=FS^V ^ =W 有+W 额 9、n==（滑轮组的机械效率与物重、机械自重、机械间的摩擦有关）与 绳子移动的距离无 关与绳子的股数无关 10、不计摩擦和绳重时 11、P=W/tP=FV 计算机车的牵引力时，常常用公式 P = Fv ，式中的F 是牵引力，v 是机车 的速度. 提示：滑轮组的机械效率取决于物重和动滑轮的重力之比； 同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 提升同一重物，动滑轮的个数越多越省力，滑轮组的机械效率越低 滑轮组机械效率公式 （横用） 1、 n:绳子股数（从图中获取）n=3 2、 （绳端）通过的距离S:物体移动的距离S=ns 3、 （绳端）拉力的速度 V F ：物体的速度VV F =nV 4、 （绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间tt 5、 （绳端）拉力F :物体的摩擦f & W 有=fs7、W ^=FS 8、 n== 二?斜面机械效率：如图所示，斜面，克服重 擦力做的功是额外功 G 物：物重f :物体受到的摩擦力L :斜面长度h :斜面高度 在其他条件一 定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在其他条件一定时，斜面表面 越粗糙，机械效率越低；斜面的机械效率与物体斜面之间接触面大小无关；机械效率与物 体重量无关 三.功、功率、机械效率练习 1、 某人用如图1所示的滑轮组提起450N 的重物，绳自由端的 重物在5s 内匀速上升了 1m .则拉力的功率是 _____________ W 2、 用如图2所示的机械拉着重500N 的物体在水平地面上 匀速 到的摩擦力为120N ，绳子末端的水平拉力为 50N ， 械效率为 _______________ 若物体运动的速度为0.2m/s ， 做的功是 ___________ J 拉 =t 力做功，摩 拉力F 为200N ， 运动，物体受 图1 则滑轮组的机 则10s 内拉力 图2
初三物理《热机的效率》知识点总结
初三物理《热机的效率》知识点总结 九年级物理?热机的效率?知识点总结 热机的效率知识点： 1.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机 器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到 IO0%，一般情况下：蒸 汽机效率 6%～15%，汽油机的效率 20～30%，柴油机的效率30%～45%。 2.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题， 所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 核心知识点： 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用 来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因： 第一，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做
功而消耗部分能量; 第二，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，另外气缸壁等也会传走一部分内能; 第三，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧; 第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，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，所以热机效率一般都比较低。 提高热机效率的途径： 根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。 (1)减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗; (1)改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧; (3)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。
机械效率讲义
机械效率讲义 1、公式 ①必须要做的这部分功叫做有用功；虽然不需要，但又不得不做的那部分功叫额外功或无用功；两者的总和叫总功。 W 总=W 有用＋W 额外 %100?= 总 有用W W η ②对于滑轮组而言的公式运用（不可直接用）：nF G Fs h G W W 物物总有用η= = = ③对于斜面而言的推导公式（拓展，不要求）：FL h G W W 物总 有用η= = 2、特点 ①η永远小于1（因为永远有摩擦，所以永远有额外功） ②不同条件下，同一机械的η可能不同. ③斜面坡度越陡， η越大，与G 物无关. 3、改变η： η提升减少减少用轻质材料制动滑轮减少加润滑剂额动→? ?? →→W G ②f ① 例1：机械效率越高，表示（ ） A. 做的功越多 B. 做功的本领越大 C. 越省力 D. 有用功与总功的比值越大 例2：如图所示，建筑工人用滑轮提升重320牛的泥袋。滑轮重20牛，不计摩擦与绳重。在拉力的作用下，物体以0.1米/秒的速度匀速上升，则建筑工人的拉力为__________牛。在10秒内建筑工人所做的功为__________焦耳。 例3：如图5所示的动滑轮，把重400N 的物体匀速提高2m ，所用的拉力为250N ，则这个动滑轮的机械效率是 （ ）
A. 62.5％ B. 80％ C. 53.5％ D. 20％ 例4：杭州市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220N 的泥桶，动滑轮重为20N ，不计摩擦及绳重（如右图所示）。若工人在5s 内将泥桶匀速提高2m.求： （1）工人使用滑轮组时做的有用功为 焦。 （2）工人拉绳子的力为 牛；拉力的功率为 瓦。 （3）滑轮组的机械效率为 例5：用如图所示的滑轮组将重2540牛的物体提高1.7m,若不计摩擦，也不考虑滑轮和绳重，求： （1）绳端的拉力F 为多少大？ （2）绳子自由端移动多少米？ （3）若考虑各种阻力，则须在绳子自由端施加800牛的力，求滑轮组机械效率为多少？ 例6：重为500N 的物体与地面间的摩擦力是150N ，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60N 的水平拉力，则滑轮组的机械效率约为__________．若物体移动速度为0.2m/s ，则1min 内拉力做的功是__________J 想一想：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图10所示。若车重为8×l04N ，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问： （1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出? （2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m ／s ，则司机做功的功率是多少？
机械效率公式
机械效率，功功率计算公式 一．滑轮组机械效率公式（竖用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=2 2、（绳端）通过的距离 h ：物体被提升的高度 S=nh 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 匀速直线拉动 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的重力G （不及摩擦） F=(G+G 动)/n 6、W 有=G h 7、W 额 = G 机h 8、W 总=FS W 总=W 有+W 额 9、 η =W 有W 总 = Gh FS = G Fn （滑轮组的机械效率与物重、机械自重、机械间的摩擦有关）与绳子移动的距离无关与绳子的股数无关 10、不计摩擦和绳重时 11、 P=W/t P=FV 计算机车的牵引力时，常常用公式P ＝Fv ，式中的F 是牵引力，v 是机车的速度． 提示：滑轮组的机械效率取决于物重和动滑轮的重力之比； 同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 提升同一重物，动滑轮的个数越多越省力，滑轮组的机械效率越低 滑轮组机械效率公式（横用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=3 2、（绳端）通过的距离S ：物体移动的距离 S=ns 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的摩擦f 6、W 有=fs 7、W 总=FS 8、η =W 有W 总 =fs'FS = f Fn 二．斜面机械效率：如图所示，斜面，克服重力做功 ， 摩擦力做的功是额外功 G 物：物重 f ：物体受到的摩擦力 L ：斜面长度 h ：斜面高度 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在其他条件一定时，斜____ _______________＋＋＝物物动有有总有 G h h G W W W W W ==+=η__ _________f W W W W W +==+=额有有总有＝η______=总有＝W W η