九年級(jí)物理上冊(cè) 2.3熱機(jī)效率精講精練 （新版）教科版.doc

熱機(jī)效率初中物理熱機(jī)效率【考點(diǎn)精講】1. 熱機(jī)的效率：熱機(jī)所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫作熱機(jī)的效率。公式：。由于損失的原因比較多，所以熱機(jī)的效率都小于1且一般都較低。2. 提高熱機(jī)效率的主要途徑：（1）使燃料充分燃燒。為了讓燃料盡可能完全燃燒，可通過(guò)改善燃燒環(huán)境，調(diào)節(jié)油、氣比例等來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）盡量減少各種熱量損失。（3）在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)。（4）使用時(shí)注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功。【典例精析】 例題1 一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該柴油機(jī)活塞1s對(duì)外做功_次。若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是 J。（q柴油4.3107J/kg）思路導(dǎo)航：飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，則1s中飛輪轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)，在一個(gè)工作循環(huán)中做功一次，飛輪轉(zhuǎn)兩周，因此60轉(zhuǎn)是30個(gè)工作循環(huán)，做功30次。5kg的柴油完全燃燒時(shí)放出的熱量為Qqm4.3107J/kg5kg2.15108J，轉(zhuǎn)化的機(jī)械能為WQ40%2.15108J=8.6107 J。答案：30 8.6107例題2 現(xiàn)代生活中最重要的交通運(yùn)輸工具汽車，與我們的生活走得越來(lái)越近了。（1）某單缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的活塞面積是120cm2，做功沖程中活塞移動(dòng)的距離是30cm，氣體的平均壓強(qiáng)是5105Pa。汽油的熱值是4.6107Jkg，每次做功耗油0.2g，氣體一次膨脹對(duì)活塞做的功是 J；若每次做功過(guò)程中汽油的90完全燃燒，每次汽油燃燒放出的熱量是 J；排氣過(guò)程中，廢氣溫度 ，內(nèi)能 。（2）汽油機(jī)的效率很低，主要原因之一是 帶走了大量的能量。思路導(dǎo)航：本題綜合考查功、熱值、熱機(jī)效率等知識(shí)點(diǎn)。（1）WFspSs5105Pa1.2102m20.3m1800JQmq90%0.2103kg4.6107J/kg90%8.28103J排氣過(guò)程中，廢氣溫度降低，同時(shí)內(nèi)能減少。（2）汽油機(jī)的效率很低的主要原因是廢氣帶走了大量的能量。答案：（1）1800 8.28l03 降低 減少（2）廢氣例題3 圖1為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)外做功，同時(shí)將 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）有一臺(tái)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示。其中排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動(dòng)的距離（即沖程長(zhǎng)）。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。排 量2.0 L輸出功率120 kW轉(zhuǎn) 速6000 r/min該發(fā)動(dòng)機(jī)在1 s內(nèi)做功 J，單缸排量V = L。在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W = J。（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功可表示為W = pV，式中p表示燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)，則p= Pa。（1 L=103 m3）（4）圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W = pV的證明，請(qǐng)將推導(dǎo)過(guò)程補(bǔ)充完整（要求各表達(dá)式均用S、l或p表示）：設(shè)活塞的面積為 S，沖程長(zhǎng)為 l，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng)為p，則燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F= ，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W= ，又根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V= ，故W= p V。思路導(dǎo)航：閱讀題目，不難得到四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程：“內(nèi)燃機(jī)通過(guò)連桿把四個(gè)汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過(guò)程錯(cuò)開，在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，其他三個(gè)汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作?！?，并且“排量等于四個(gè)汽缸工作容積的總和”，即排量等于單缸排量的4倍。根據(jù)我們教材中所學(xué)的單缸內(nèi)燃機(jī)的工作原理可知：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程里，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）根據(jù)表中的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在1 s內(nèi)做功W=Pt=120000W1s=1.2105J；單缸排量V1=V/4=2.0 L /4=0.5L；轉(zhuǎn)速6000 r/min=100 r/s，而飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的每半周里，都有一個(gè)汽缸在做功，1s內(nèi)有2100=200個(gè)做功沖程，在每個(gè)做功沖程里，發(fā)動(dòng)機(jī)做功W1=W/200=1.2105J /200=600J（3）燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W=pV，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓強(qiáng) p=W1/V1=600J/0.5103 m3=1.2106Pa；（4）由所學(xué)壓強(qiáng)、功公式和內(nèi)燃機(jī)工作原理，結(jié)合圖2可知，燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力F= pS，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功W=F l= pS l，而發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸排量V= Sl；W= pS l = pV。答案：（1）內(nèi)；機(jī)械 （2）1.2105；0.5 600 （3）1.2106 （4）pS；Fl=pSl；Sl【總結(jié)提升】熱機(jī)計(jì)算四方面1. 汽缸內(nèi)的壓力與壓強(qiáng)做功沖程，高溫高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，?duì)活塞產(chǎn)生很大的壓力和壓強(qiáng)。壓力和壓強(qiáng)的關(guān)系是FpS或p，式中的S是活塞的橫截面積，通常用汽缸的直徑求出。2. 燃?xì)庾龉Φ挠?jì)算對(duì)于熱機(jī)的相關(guān)計(jì)算一般給出的已知量是排氣量V和汽缸內(nèi)壓強(qiáng)p，由排氣量可導(dǎo)出活塞一個(gè)沖程的行程L，由汽缸內(nèi)壓強(qiáng)可導(dǎo)出燃?xì)鈱?duì)活塞的壓力FpS