热机和热机的效率知识点和习题带答案

热机和热机的效率知识点和习

题带答案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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

4、我国的地热资源相当丰富，已经发现的天然温泉就有2000处以上，温泉水的温度大多在60o C以上，个别地方达到100o C—140o C。

（1）100kg的温泉水从60o C降低到20o C时所放出的热量是多少J

（2）这相当于多少m3煤气完全燃烧放出的热量（煤气的热值为×107J/m3）

5、某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精5g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20℃升高到1070℃，求：

（1）铜饰品吸收的热量是多少

（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少

（3）酒精喷灯的效率是多少

=×103J/（kg·o C），q酒精=3×107J/kg）

（c

铜

6、小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气

7、洒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若洒精完全燃烧产生的热量有50%被水吸收，现在把、20o C的水加热到100o C，需要燃烧多少克酒精（q酒精=3×107J/kg）

8、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：

（1）水箱中水的质量；水吸收的热量；

（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少kg 的煤气（煤气的热值为q=×107J／kg）

9、一辆汽车，总重为×104N，四个轮胎与地面接触的总面积为，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为 ×10 7J／kg，密度为 ×103kg／m3，g=10N／kg)求：

（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少

（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少

（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW(功率的计算结果保留小数点后一位)

10、随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h 的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：

（1）小汽车运动的时间；

（2）发动机所做的功；

（3）消耗汽油的质量。

参考答案：

1、甲-压缩冲程；乙-排气冲程；丙-做功冲程；丁-吸气冲程，其余见知识点解释。

2、每秒完成80个冲程，做20次功.

3、（1）Q放=×106J；（2）m水=10kg.

4、（1）Q放=×107J；（2）V天然气=

5、（1）Q吸=×104J；（2）Q放=×105J；（3）η=%

6、

7、

8、（1）200kg；Q吸=×107J；（2）

9、（1）p=1×105Pa；（2）Q放=×108J；（3）P=