九年級物理上冊 2.3熱機效率精講精練 （新版）教科版.doc

熱機效率初中物理熱機效率【考點精講】1. 熱機的效率：熱機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的效率。公式：。由于損失的原因比較多，所以熱機的效率都小于1且一般都較低。2. 提高熱機效率的主要途徑：（1）使燃料充分燃燒。為了讓燃料盡可能完全燃燒，可通過改善燃燒環(huán)境，調(diào)節(jié)油、氣比例等來實現(xiàn)。（2）盡量減少各種熱量損失。（3）在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)。（4）使用時注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整運動部件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功?！镜淅觥?例題1 一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該柴油機活塞1s對外做功_次。若其效率為40%，消耗5kg的柴油轉(zhuǎn)化成的機械能是 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)，在一個工作循環(huán)中做功一次，飛輪轉(zhuǎn)兩周，因此60轉(zhuǎn)是30個工作循環(huán)，做功30次。5kg的柴油完全燃燒時放出的熱量為Qqm4.3107J/kg5kg2.15108J，轉(zhuǎn)化的機械能為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輸工具汽車，與我們的生活走得越來越近了。（1）某單缸汽油發(fā)動機汽缸的活塞面積是120cm2，做功沖程中活塞移動的距離是30cm，氣體的平均壓強是5105Pa。汽油的熱值是4.6107Jkg，每次做功耗油0.2g，氣體一次膨脹對活塞做的功是 J；若每次做功過程中汽油的90完全燃燒，每次汽油燃燒放出的熱量是 J；排氣過程中，廢氣溫度 ，內(nèi)能 。（2）汽油機的效率很低，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、熱機效率等知識點。（1）WFspSs5105Pa1.2102m20.3m1800JQmq90%0.2103kg4.6107J/kg90%8.28103J排氣過程中，廢氣溫度降低，同時內(nèi)能減少。（2）汽油機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)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動，對外做功，同時將 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（即沖程長）。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)動機在1 s內(nèi)做功 J，單缸排量V = L。在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W = J。（3）在做功沖程里，燃?xì)鈱钊龅墓杀硎緸閃 = pV，式中p表示燃?xì)鈱钊膲簭姡瑒tp= Pa。（1 L=103 m3）（4）圖2為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W = pV的證明，請將推導(dǎo)過程補充完整（要求各表達式均用S、l或p表示）：設(shè)活塞的面積為 S，沖程長為 l，燃?xì)鈱钊膲簭姙閜，則燃?xì)鈱钊膲毫= ，燃?xì)鈱钊龅墓= ，又根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知發(fā)動機的單缸排量V= ，故W= p V。思路導(dǎo)航：閱讀題目，不難得到四缸發(fā)動機的工作過程：“內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作?！保⑶摇芭帕康扔谒膫€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)燃機的工作原理可知：（1）發(fā)動機在做功沖程里，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；（2）根據(jù)表中的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，該發(fā)動機在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)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，1s內(nèi)有2100=200個做功沖程，在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W1=W/200=1.2105J /200=600J（3）燃?xì)鈱钊龅墓=pV，燃?xì)鈱钊膲簭?p=W1/V1=600J/0.5103 m3=1.2106Pa；（4）由所學(xué)壓強、功公式和內(nèi)燃機工作原理，結(jié)合圖2可知，燃?xì)鈱钊膲毫= pS，燃?xì)鈱钊龅墓=F l= pS l，而發(fā)動機的單缸排量V= Sl；W= pS l = pV。答案：（1）內(nèi)；機械 （2）1.2105；0.5 600 （3）1.2106 （4）pS；Fl=pSl；Sl【總結(jié)提升】熱機計算四方面1. 汽缸內(nèi)的壓力與壓強做功沖程，高溫高壓的燃?xì)馀蛎涀龉Γ瑢钊a(chǎn)生很大的壓力和壓強。壓力和壓強的關(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挠嬎銓τ跓釞C的相關(guān)計算一般給出的已知量是排氣量V和汽缸內(nèi)壓強p，由排氣量可導(dǎo)出活塞一個沖程的行程L，由汽缸內(nèi)壓強可導(dǎo)出燃?xì)鈱钊膲毫pS