第二章改变世界的热机

第二章 改变世界的热机
第一节 热机
知识点一、利用内能来做功
内能的主要应用：（1）_____________；(2)__________________。

如图所示，加热试管使水沸腾，观察到小叶轮转动起来。

这个实验说明：燃料的________能转化为_______能，传给水，水沸腾变成水蒸气，水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气的______能转化为叶轮的_________能。

知识点二、热机
（1）热机：通过燃料燃烧获取________能并转化为____________能的装置。

（2）热机的原理：
（3）热机的分类：
最早的热机是（ ）；蒸汽轮机；内燃机；喷气发动机；火箭发动机。

练习题：如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞
紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会儿看到塞子被弹起。

（1）拉动绳子克服摩擦做功，是将机械能转化为_____能。

（2）请说出该实验中的某一现象并简述其原因。

现象：________________；原因：________________。

第二节 内燃机
知识点一、内燃机
（1）内燃机：工作时，燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功，叫做活塞式内燃机。

常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。

（2）内燃机工作时的能量转化：
知识点二、汽油机 （1）构造：气缸、活塞、进气活门、排气活门、曲轴、连杆、飞轮、火花塞。

（2）工作过程：
① 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向____运动。

吸入_____________________。

② 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向____运动，压缩缸内混合气体，压强增大,内能___________,温度____________,把_____________能转化为______能）。

③ 做功冲程：进气门和排气门都关闭。

压缩冲程末,气缸顶部的火花塞发出电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气推动活塞向_____运动做功,把______能转化为_______能。

④ 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向_____运动，排出废气。

(3) 点火方式：___________.
知识点三、柴油机
燃料的 _____能
燃烧 _____能 ( ) _______能
（1）构造：气缸、活塞、进气活门、排气活门、曲轴、连杆、飞轮、喷油嘴。

（2）工作过程：
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向____运动。

吸入_____________________。

②压缩冲程：（压缩缸内气体，内能增大,温度升高,压强增大,把__________能转化为________能）；
③做功冲程：压缩冲程末,气缸顶部的喷油嘴喷出雾状柴油,压燃式点火,产生高温高压的燃气推动活塞做功,把_______能转化为___________能。

④排气冲程：排出废气。

（3）点火方式:_______________.
（4）四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环，______个冲程，活塞往复运动_____次，曲轴连杆转______周，飞轮转________周，只有_________冲程对外做功_____次,把内能转化为机械能，其它三个冲程靠_______________完成。

练习题:
1、下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是( )
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2、如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）
3、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮惯性来完成的是（）
A、只有吸气和压缩两个冲程
B、只有压缩和排气两个冲程
C、只有排气和吸气两个冲程
D、有吸气、压缩和排气三个程
4、一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒钟内完成_________个工作循环,对外做功_______次.
5、（2012陕西）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度___________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_____________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的___________，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_________ 冲程。

第三节热机效率
知识点一、热机效率
（1）、热机燃料燃烧释放能量的流向：①废气（废气温度还较高，燃料未完全燃烧）；
②冷却水；③克服摩擦与辐射（散热）；④输出有用功。

（2）、热机效率的定义：热机所做有用功（有效利用的能量）与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机效率。

（热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1）
（3）、效率的计算式：η=________×100% 变形式: W有用=_________; Q放=__________.（4）、提高热机效率的途径：减少热机工作中的各种能量损失。

①使燃料充分燃烧；②减少机械摩擦损失；（③减少机械散热和废气带走热量。

知识点二、热机工作的污染
（1）环境污染：
①废气（二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等），粉尘。

二氧化碳引起温室效应。

②热污染（废气和冷却水带走大量热量，是城市“热岛效应”的原因之一。

③噪声。

（2）保护环境：
利用绿色能源；研究和开发低能耗、少污染的高性能热机；控制和减小污染。

练习题：
1、关于热机，下列说法错误的是（）
A、热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B、在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C、柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D、在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
2、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
3．下列过程中，将内能转化为机械能的是（）
A．汽油机的压缩冲程B．水蒸气顶起水壶盖的过程
C．小孩沿滑梯下滑的过程D．流星在大气层中穿行的过程
4、一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×107 J有用功时，消耗的柴油质量是（）（柴油的热值是4.3×107 J/kg）
A．0.8kg B．2kg C．0.32kg D．2.8kg
5、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)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．
(4) 该汽车发动机的效率是%.
6、用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气．则：
（1）水吸收的热量为______________J.
(2) 煤气完全燃烧放出的热量为____________J. (煤气的热值为4.2×107J/kg)
(3) 煤气灶烧水的效率为___________% ．
7、某汽车公司的某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5L。

若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，燃油热值为q＝4×107J/kg，（假设燃油完全燃烧）求：
（1）专用车牵引力所做的功。

（2）则该专用车的热机效率是多少？
8．（2012•江苏苏州）某家庭需要将50ｋｇ、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8ｋｇ煤气．已知煤气的热值q＝4.2×10７J/kg，水的比热容c＝4.2×10３J/（kg·℃）。

求：
（１）50ｋｇ、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（２）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（３）煤气灶烧水的效率
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