根据关系式解决热机相关问题
热学试题热机效率与热力学循环分析
热学试题热机效率与热力学循环分析热力学是研究热能和热运动的物理学分支，热学试题是用来检验学生对于热学知识掌握的一种方式。
本文将介绍热机效率和热力学循环的概念，并通过分析一道热学试题，来探讨如何应用这些知识。
热机效率是衡量热机能量转化效率的参数，通常用符号η表示。
它定义为热机所做的功与其从高温热源吸收的热量之比。
具体而言，热机效率可由以下公式表示：η = (所做的功 / 从高温热源吸收的热量) * 100%热机效率的范围在0%到100%之间，且理论上越接近100%，热机的能量转化效率越高。
在实际应用中，我们常常希望热机效率尽可能接近理论值，以提高能源利用率。
下面，我们通过分析一道热学试题，来进一步理解热机效率的计算和热力学循环的分析。
假设我们有一个卡诺循环热机，其工作物质是理想气体，在温度为T1的高温热源吸收热量Q1，在温度为T2的低温热源放出热量Q2。
试题中给出了T1和T2的数值，以及从高温热源吸收的热量Q1的数值，要求我们计算热机的效率η。
首先，我们需要根据所给的信息计算低温热源放出的热量Q2。
根据卡诺循环的原理，热机在温度为T1时吸收的热量是温度为T2时放出的热量的比例，即：Q1 / Q2 = T1 / T2我们可以根据这个关系式求解出Q2的数值。
接下来，我们将所给的信息代入热机效率的公式中，计算出热机的效率η。
根据热机效率的定义，我们有：η = (所做的功 / 从高温热源吸收的热量) * 100%注意，由于题目中没有给出热机所做的功的数值，我们无法直接计算出热机效率的准确数值。
但是我们可以利用卡诺循环的特性，应用热力学循环的分析方法，通过所给的温度信息来确定热机效率的范围。
卡诺循环是一种理想的热力学循环，其效率为所有可能工作于相同高温热源和相同低温热源的热机中最高的。
因此，热机效率η必然小于或等于卡诺循环的效率η_c。
卡诺循环的效率可由以下公式给出：η_c = 1 - (T2 / T1)我们可以根据这个公式计算出卡诺循环的效率η_c，然后根据热机效率的定义，得到热机效率η的最大值和最小值：η_min = 0%η_max = η_c * 100%至此，我们通过对热学试题进行分析，计算了卡诺循环的效率和热机效率的范围。
热力学实例题及解析
热力学实例题及解析热力学是物理学中的一个重要分支，研究物质的热现象和能量转化规律。
本文将通过解析两个实例题，帮助读者更好地理解热力学的基本原理和应用。
实例一：理想气体的热力学过程某理想气体在绝热条件下发生压缩，从初始状态A到最终状态B，其过程可以看作是等温过程和绝热过程的组合。
已知初始状态下的温度、压力、体积分别为T1、P1和V1，最终状态下的压力为P2，则求最终状态下的温度T2和体积V2。
解析：根据理想气体状态方程 PV = nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示物质的物质的数量，R为气体常数，T表示温度。
由于过程是绝热进行的，不发生热量交换，因此可以得出以下关系式：P1V1^γ = P2V2^γ其中γ为绝热指数，γ = C_p / C_v，其中C_p和C_v分别为气体的定压热容和定容热容。
由于过程是等温进行的，根据理想气体状态方程可得到以下关系式：P1V1 = P2V2结合以上两个关系式，我们可以解得最终状态下的体积V2，即：V2 = V1 * (P1 / P2)^(1/γ)再根据理想气体状态方程，我们可以解得最终状态下的温度T2，即：T2 = T1 * (V1 / V2)实例二：热机效率计算某台热机从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，实现了部分热能向机械能的转化。
已知吸热量Q1为500J，放热量Q2为300J，求这台热机的效率。
解析：根据热机效率的定义可以得到：η = W / Q1其中，η表示热机效率，W表示热能转化成的机械能。
根据能量守恒定律，可以得到：Q1 - Q2 = W将上式代入热机效率的定义中，可以得到：η = (Q1 - Q2) / Q1将已知数据代入上式中，可以求得热机的效率：η = (500 - 300) / 500 = 0.4因此，这台热机的效率为0.4，即40%。
通过以上两个实例题的解析，我们可以看到热力学在解决物质热现象和能量转化方面具有重要的应用价值。
初三物理部分之热机问题
初三物理部分之——热机问题典型例题1：国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米，活塞冲程长55毫米，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.58×105帕，飞轮的转速是1500转/分。
（1）求这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；（2）如果满负荷工作时每分钟消耗15克汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的燃烧值为4.6×107焦/千克）提示：由气缸直径可以求得活塞面积，由做功冲程燃气的压强可得燃气作用在活塞上的压力，又已知活塞冲程长度，便可求得每个做功冲程燃气所做的功，进而根据飞轮的转速，则可求得此汽油机做功的功率．答案: (1)在一个做功冲程中，燃气所做的功为W1=pS·l=p·πd2/4·l时间t=lmin内，飞轮转1500r，则共有750个做功冲程，则此汽油机满负荷工作时做功的功率为=2200w(2)15g汽油燃烧释放的能量Q=mq=0．015×4．6×107J=6．9×105J汽油机lmin内所做的功W=Pt=2200×60J=1．32×105J此汽油机把内能转化为机械能的效率是燃气热水器效率问题典型例题2：下表列出的是北京煤气用具厂生产的JS系列家用燃气热水器的参数，其中各物理量的单位用的是国际通用的符号，说明如下：Pa一帕斯卡mmH2O;毫米水柱J;焦耳h;小时M3;立方米l;升，即分米3kgf;千克力，即质量为1千克的物体所受的重力min;分（时间单位）单位前面的字母M表示系数106，字母H表示系数1021．分别计算燃烧1米3液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量（单位：焦耳）。
2．王秋生同学说，热水产率一栏中，5、3、2后面的符号印得不清楚，好像是数字“l”，但在“／min”的前面又丢掉了什么，请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位。
热机技术问答
第一章热工基础知识1、什么叫热机？答：将热能转变成机械能的设备，统称为热机。
如汽轮机、蒸汽机等都属于热机。
2、什么叫温度？它有几种表示方法？答：温度是表明物体冷热程度的度量。
测量温度的标尺称为温标。
常用的有摄氏温标和绝对温标。
其关系式为T绝=t摄+273（k）t摄= T绝－273（℃）3.什么是表压力?什么是绝对压力?用压力表测量压力所得的数值,是高于大气压力的数值,即表压力.它指的是在大气压力的基础上测得的压力值.将大气压力计算在内的数值才是压力的真正数值,工程上称这个压力为绝对压力.表压力和绝对压力的关系如下:P表 = P绝 --- B 或 P绝 = P表 + B式中 P表----------工质的表压力P绝----------工质的绝对压力B--------------当时当地的大气压力(近似等于1工程大气压).4.什么是真空?什么是真空度?当密闭容器中的压力低于大气压力时,称低于大气压力的部分为真空.用百分数表示的真空,叫真空度.即:用测得的真空数值除以当地大气压力的数值再化为百分数. 用公式表示:h真空真空度 = --------------×100%h大气5.什么是经济真空? 什么是极限真空?所谓经济真空是提高真空使汽轮发电机增加的负荷与循环水泵多消耗的电功率之差为最大时的真空.如真空再继续提高,由于汽轮机末级喷嘴的膨胀能力已达极限,汽轮机的功率不再增加,此时真空称为极限真空.6.气体的比容与压力、温度有什么关系?气体的比容与压力、温度有密切的关系,当温度不变,压力提高时,气体的比容缩小；如果压力保持不变,只提高温度,则气体的体积膨胀,比容增大.它们之间的关系式为:Pv = RT式中 P ------- 压力；v ------- 比容；T ------- 绝对温度；R ------- 气体常数.7、什么叫功和功率？答：凡力施加于物体，并使该物体沿作用力的方向产生了位移，我们就说这个力对物体做了功。
热机常用理论知识
热机常用理论知识简答题1、什么叫真空和真空度？当容器中的压力低于大气压力时，低于大气压力的部分叫真空。
用符号“Pv”表示。
其关系式为Pv=Pa-P发电厂有时用百分数表示真空值的大小，称为真空度。
真空度是真空值和大气压力比值的百分数，即真空度=P2、什么叫热机？把热能转变为机械的设备称热机，如汽轮机，内燃机，蒸汽机，燃气轮机等。
3、什么叫机械能？物质有规律的运行称为机械运动。
机械运行一般表现为宏观运动，物质机械运动所具有的能量叫机械能。
4、何谓比热容？单位数量的物质温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量称为该物质的比热容。
5、热力学第一定律的实质是什么？它说明什么问题？热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学上的一种特定应用形式。
它说明了热能与机械能相互转换的可能性及其数值关系。
6、什么叫等压过程？工质的压力保持不变的过程称为等压过程，如锅炉中的汽化过程，凝汽器中的凝结过程，空气预热器中空气的吸热过程都是在压力不变时进行的过程。
7、局部流动损失是怎么形成的？在流动的局部范围内，由于边界的突然改变，如管道上的阀门、弯头、过流断面形状或面积的突然变化等，使的液体流动速度的大小和方向发生剧烈的变化，质点剧烈碰撞形成旋涡消耗能量，从而形成流动损失。
8、何谓状态参数？表示工质状态特征的物理量叫状态参数。
九年级关于热机的公式
九年级关于热机的公式热机是一种将热能转换为机械能的装置。
在物理学中，热机通常使用一组公式来描述其工作原理和效率。
本文将介绍九年级关于热机的公式，并对其进行详细解释。
1. 热机效率公式：热机效率是衡量热机工作效果的重要指标，表示热机从燃料中转化为机械能的比例。
热机效率公式如下：热机效率 = 1 - (Qc / Qh)其中，Qc表示热机排出的热量，Qh表示热机吸收的热量。
热机效率通常以百分比形式表示。
2. 卡诺循环公式：卡诺循环是一种理想的热机工作循环，可以达到最高的热机效率。
卡诺循环公式如下：热机效率 = (Th - Tc) / Th其中，Th表示热机吸收热量的高温热源温度，Tc表示热机排出热量的低温热源温度。
3. 热机功率公式：热机功率表示热机单位时间内产生的机械功。
热机功率公式如下：热机功率 = 热机效率× 热机吸收的热量热机功率与热机效率成正比，热机吸收的热量越大，热机功率越大。
4. 热机排烟温度公式：热机排烟温度是热机排出的废气的温度。
热机排烟温度公式如下：热机排烟温度 = 热机吸收的热量× (1 - 热机效率) / (热机效率× 热机排出的热量)5. 热机效率与温度差关系公式：热机效率与热机吸收热量和排出热量之间的温度差有关。
热机效率与温度差关系公式如下：热机效率 = 1 - (Tc / Th)其中，Tc表示热机排出热量的温度，Th表示热机吸收热量的温度。
通过以上公式，我们可以计算热机的效率、功率和排烟温度等重要参数。
在实际应用中，热机的效率是一个关键因素，我们可以通过调整热机吸热和排热的温度来提升热机的效率。
同时，了解热机效率与温度差的关系，可以帮助我们选择适当的热源温度，以达到更高的热机效率。
需要注意的是，热机的效率受到热机内部的能量损失和摩擦损耗等因素的影响。
因此，在实际应用中，我们还需要考虑这些因素，并进行合理的设计和维护，以提高热机的效率和性能。
热机的公式对于理解热机的工作原理和性能具有重要意义。
热力学的第二定律
热力学的第二定律热力学第二定律是关于内能与其他形式能量相互转化的独立于热力学第一定律的另一基本规律。
热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下逐步被发现的，并用于解决与热现象有关过程进行的方向问题。
热力学第一定律揭示了在改变一系统状态的过程中，功和热是等效的，并提示功变为热或热变为功时，功和热之间存在着一定的数量关系。
然而，经验证明，连续的将功完全变为热量可以实现的，而连续的将热完全变为功却是不可能的。
热力学第一定律不能说明这一事实以及关于过程进行方向的其他事实。
能够说明过程进行方向的是由经验归纳出来的，独立于第一定律的热力学第二定律。
研究大量的不可逆过程，发现可以从一种过程的不可逆性经过逻辑推理证明另一过程的不可逆。
这种推理的基础是一切不可逆 过程都有内在联系。
我们可以比较方便选择对一种不可逆过程的表述作为热力学第二定律的一种表述。
在热力学第一、二定律建立起来以前，卡诺探讨提高热机效率的途径，总结出后来称为卡诺定理的两个命题。
应用卡诺定理，从可逆卡诺循环建立起热力学温标。
克劳修斯从卡诺定理和卡诺循环导出克劳修斯等式和不等式，找到了系统的一个状态函数—熵，并证明了熵增加原理，克劳修斯将热力学第二定律用数学形式表达出来，避免了使用复杂的逻辑推理方法，方便的判断过程能否自发进行和判断过程进行的方向。
一、热力学的第二定律的开尔文表述：法国人巴本发明了第一部蒸汽机，英国人纽可门制作的大规模把热变为机械能的蒸汽机从1712年起在全英国煤矿普及使用，其后瓦特改进的蒸汽机在十九世纪已在工业上得到广泛使用，提高热机效率问题成为当时生产中的重要课题。
热机效率公式为：121QQ-=η从这个公式看来，若热机工作物质在一循环中，向低温热源放的热量Q 2越少，而机械效率就越高。
若设想η=1=100% 。
Q 2必为Q 2=0 这就要求工作物质在一循环中，把从高温热源处吸收来的热量全部转化为有用的机械功，而工作物质又回到了原来的热力学状态。
中考物理考点专题训练：专题04热机的效率(含解析)
专题 04 热机的效率1．炉子的效率：（1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完整焚烧放出的热量之比。
（2）公式：η =Q 有效 / Q 总 = cm(t-t 0)/ qm ′2．热机的效率：（1）定义：用来做实用功的那部分能量，与燃料完整焚烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
（ 2）公式：η =W 实用／ Q 总。
（3）意义：热机效率是反应热机工作时，燃料利用率的物理量。
（4）因为热机工作时，不行防止的要有能量损失，所以热机效率总小于1。
（5）提升热机效率的主要门路：①使燃料充足焚烧；②尽量减少各样损失；③在热机的时间和制造上，采纳先进的技术；④保证优秀的润滑，较小摩擦阻力。
典型例题【哈尔滨市南岗区 2014 年中考调研测试（一）物理试卷】给汽车加油时，会闻到汽油味，这是______________现象．当汽油在发动机内焚烧不充足时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 ________（填“高升” 、“不变”、“降低”）．分析：给汽车加油时，会闻到汽油味，这是因为汽油分子在不断的做无规则运动造成的，这是扩散现象。
汽油在发动机内焚烧不充足时冒黑烟，放出的热量就会减少，这样发动机所做的实用功就会减少，机械效率就会降低。
答案：扩散降低针对练习 1【江苏省南京市鼓楼区2014 年中考二模】用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”如图（ a）、（ b）示，过一段时间杯中棉纱尾端有水滴出；右图是某品牌小轿车的能流图，能量转变效率为，用图中损失的化学能计算，可使汽车水箱内质量为40 ㎏的水温度高升℃。
[ 水的比热容为 4.2 ×103J/（㎏·℃） ]针对练习 2【江苏省江阴市澄东片2014 届中考二模物理试题】工地上有一大型汽吊，把100t 建筑资料从地面吊到15m 高处，汽车吊做的实用功为J．在这过程中，汽吊消耗柴油的质量为 2.0kg，则完整焚烧 2.0kg 柴油开释的内能为J，该过程中汽车吊的效率为%．（柴油的热值为 q=4.3 ×107J/kg，取 g=10N/kg ）2、 1.5 ×107；8.6 ×107；17.4解析：由功的公式W=FS=GS=mgS =100000kg ×10N/kg ×15m=1.5 ×107J；Q=mq=2.0kg ×4.3 ×107J/kg=8.67W0 1.5 107 J100017.40放10× J；10008.6 107 J00 。
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根据关系式解决热机相关问题
湖北 王伦宇
我们知道，热机在一个工作循环里，要经历四个冲程，曲轴和飞轮均转两圈，活塞
往复运动两次，对外做功一次，火花塞点火一次（汽油机），喷油嘴喷油一次（柴油机），故可得到各物理量之间的关系式：
做功次数=点火（喷油）次数=2飞轮转动圈数=2活塞往复次数=4
冲程个数（相同时间内）。
先利用该关系式求解几例。
例1 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转
化为机械能。
若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。
解析 汽油机的电火花打火，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，应是做功冲程。
汽油机做功冲程是将内能转化为机械能。
该汽油机每秒完成40个冲程，由做功次数=2飞轮转动圈数=4
冲程个数知，每秒它对外做功10次，飞轮转过20圈。
答案 做功 10 20
例2 某单杠四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm 2，一个冲程活塞在汽缸中移动的
距离是50mm ，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa ，飞轮1min 转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（2）汽油机的功率。
解析 （1） 做功冲程中燃气对活塞的平均压力：F =pS =9.0×105Pa×30×10-4m 2=2700N
一个做功冲程中燃气对活塞做的功： W 0=Fs =2700N×50×10-3m =135J
（2）飞轮1min 转动1800周表明该汽油机每秒钟内飞轮转30转，由做功次数=
2飞轮转动圈数知，每秒钟做功次数=2
30=15，故做功一次所用时间为151s 。
故汽油机的功率：P =00t W =s 15
1J 135=2025W 。
答案（1）135J （2）2025W
反馈练习
1．一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成个冲程，对外做功的次数是。
2．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成个工作循环。
答案1．80 20 2．1200。