熱量與熱機(jī)（基礎(chǔ)） 知識(shí)講解

熱量與熱機(jī)（基礎(chǔ)）

責(zé)編：馮保國(guó)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解熱量的概念，知道物體吸熱和放熱與其溫度的變化、質(zhì)量的關(guān)系；2.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值；

3.了解內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史上的重要意義；4.知道汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造和工作原理；

5.了解熱機(jī)的效率。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、熱量把物體在熱傳遞過程中內(nèi)能改變的多少叫做熱量。要點(diǎn)詮釋：1、符號(hào)：Q，單位：焦耳（J）。2、物體溫度升高或降低時(shí)，它吸收或放出的熱量與物體質(zhì)量的大小、溫度的變化多少成正比。3、“熱量”是一個(gè)過程量，只能說(shuō)“吸收”或“放出”了熱量，不能說(shuō)物體含有熱量。要點(diǎn)二、燃料的熱值把某種燃料完全燃燒放出的熱量與燃料的質(zhì)量的比叫做這種燃料的熱值。單位是：J/㎏。要點(diǎn)詮釋：1、燃料燃燒放出的熱量與哪些因素有關(guān)：燃料的種類；燃料的質(zhì)量；燃料是否充分燃燒。2、燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式：Q放=mq。其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。要點(diǎn)三、熱機(jī)（《熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒》二、熱機(jī)）熱機(jī)是將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。要點(diǎn)詮釋：熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。要點(diǎn)四、汽油機(jī)汽油機(jī)是用汽油作燃料，使汽油在機(jī)器內(nèi)部燃燒，從而將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種熱機(jī)。要點(diǎn)詮釋：1、汽油機(jī)的構(gòu)造及作用部件名稱作用氣缸汽油在氣缸的頂部燃燒從而產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)饣钊跉飧變?nèi)，高溫、高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能連桿和曲軸連桿跟活塞相連，曲軸通過傳動(dòng)裝置跟工作機(jī)相連，將活塞的動(dòng)力傳給工作機(jī)進(jìn)氣門汽油和空氣形成的燃料混合氣的進(jìn)口排氣門燃料燃燒后廢氣的出口火花塞點(diǎn)火裝置，能產(chǎn)生電火花使燃料混合物猛烈燃燒2、四個(gè)沖程：（1）汽油機(jī)的工作原理：汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。常見的汽油機(jī)要能正常工作，必須連續(xù)完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，且不斷循環(huán)進(jìn)行。

（2）四個(gè)沖程：

（3）排氣沖程結(jié)束，活塞又向下運(yùn)動(dòng)，開始新的吸氣沖程，汽油機(jī)就連續(xù)工作下去。

汽油機(jī)的四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)活塞做功，其他三個(gè)沖程要靠飛輪的慣性完成，在開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要在靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，由曲軸通過連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，以后汽油機(jī)才能自己工作，所以汽油機(jī)剛開始時(shí)要靠外力起動(dòng)。

（4）汽油機(jī)的各沖程燃?xì)饧澳芰哭D(zhuǎn)化情況

由汽油機(jī)的工作原理可知，汽油機(jī)在做功沖程燃?xì)獾膲簭?qiáng)、內(nèi)能都最大，溫度最高，能量轉(zhuǎn)化是：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化是：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

下面是汽油機(jī)四個(gè)沖程的工作情況和能量轉(zhuǎn)化表：沖程活塞運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)氣門排氣門混合氣體能量轉(zhuǎn)變吸氣上→下開關(guān)由進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸

壓縮下→上關(guān)關(guān)被壓縮升溫、壓強(qiáng)增大機(jī)械能→內(nèi)能做功上→下關(guān)關(guān)火花點(diǎn)燃內(nèi)能→機(jī)械能排氣下→下關(guān)開排出氣缸

要點(diǎn)五、熱機(jī)的效率熱機(jī)工作時(shí)，用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率。要點(diǎn)詮釋：（1）熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。（2）提高熱機(jī)效率的途徑：①在設(shè)計(jì)和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。

②在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。例如加潤(rùn)滑劑以保證良好的潤(rùn)滑，減小摩擦；運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙要調(diào)整得當(dāng)，減小摩擦和防止漏氣。③充分利用廢氣帶走的能量。例如熱電站就是利用廢氣來(lái)供熱的，這種既供電又供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率將大大提高。要點(diǎn)六、熱機(jī)與環(huán)境1、熱機(jī)排放的廢氣不僅溫度高于環(huán)境溫度，而且還含有一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳，微粒等各種對(duì)人體有害的物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成污染，影響人們的身體健康和動(dòng)植物的生存。2、減少熱機(jī)排放出的有害物質(zhì)，控制廢氣的排放總量，已經(jīng)成為熱機(jī)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的重要舉措。3、隨著科技的發(fā)展越來(lái)越多的新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，如電控燃油噴射、共軌、渦輪增壓等技術(shù)的應(yīng)用，混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能汽車等新型汽車的研發(fā)等，都有利于節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，從而更好地促進(jìn)生產(chǎn)及提高人們的生活質(zhì)量?！镜湫屠}】類型一、熱量1、（?環(huán)縣一模）下列有關(guān)溫度、內(nèi)能和熱量的說(shuō)法中，正確的是（）A．物體的溫度不變，它的內(nèi)能一定不變B．物體內(nèi)能增加，它一定吸收了熱量C．物體放出了熱量，它的溫度一定降低D．物體溫度降低，它的內(nèi)能一定減少【思路點(diǎn)撥】（1）內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，內(nèi)能的大小與分子的個(gè)數(shù)、分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用情況有關(guān)；（2）物體的內(nèi)能發(fā)生變化，可能表現(xiàn)在物體的溫度變化，也可能是狀態(tài)的變化；（3）改變物體內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞。【答案】D【解析】A、晶體熔化時(shí)吸熱，但溫度不變，內(nèi)能增加，故A錯(cuò)誤；B、物體內(nèi)能增加可能是通過做功的方式增加的，也有可能是通過熱傳遞的方式，故B錯(cuò)誤；C、晶體凝固時(shí)，放出熱量，溫度不變，故C錯(cuò)誤；D、物體溫度降低，它的內(nèi)能一定減少，故D正確；故選D?！究偨Y(jié)升華】本題主要是考查學(xué)生對(duì)內(nèi)能、溫度與熱量三者之間的聯(lián)系和區(qū)別的掌握，以及改變物體內(nèi)能的兩種方法是等效的，是中招熱點(diǎn)。舉一反三：【變式】下列關(guān)于熱量的說(shuō)法中，正確的是（）A.溫度高的物體所含熱量多B.熱傳遞過程中傳遞溫度C.兩個(gè)物體升高的溫度相同時(shí)，吸收的熱量一定相等D.質(zhì)量一定的水，升高或降低相同的溫度時(shí)，吸收或放出的熱量一定是相等的【答案】D類型二、熱機(jī)2、（?鹽亭縣校級(jí)模擬）在下列過程中，由于內(nèi)能的變化而做功的是（）A．用電熨斗熨衣服B．用打氣筒打氣，氣筒壁發(fā)熱C．槍膛內(nèi)燃?xì)馀蛎泴⒆訌椛涑鯠．鉆木取火【思路點(diǎn)撥】本題抓住內(nèi)能的兩個(gè)應(yīng)用：一、利用內(nèi)能做功；二、利用內(nèi)能加熱物體。【答案】C【解析】A．用電熨斗工作時(shí)是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，達(dá)到熨衣服的目的，故A不符合題意；

B．用打氣筒打氣，是通過做功的方式增加了氣筒的內(nèi)能，使氣筒壁發(fā)熱，故B不正確；

C．槍膛內(nèi)燃?xì)馀蛎浭菍⒒鹚幦紵a(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為子彈的機(jī)械能，使子彈射出，故C符合題意；

D．鉆木取火是通過做功的方式增加木頭的內(nèi)能，達(dá)到取火的目的，故D不符合題意.

故選C?！究偨Y(jié)升華】?jī)?nèi)能的兩個(gè)應(yīng)用：加熱、做功。舉一反三：【變式】在下列各種過程中，利用內(nèi)能加熱的是（）A．火箭將衛(wèi)星搭載上天B．噴氣式客機(jī)載人飛翔C．利用拖拉機(jī)耕地D．燒水飲用【答案】D3、汽油機(jī)工作的時(shí)候，活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊麖臍飧椎囊欢诉\(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)___。四沖程汽油的工作過程是由____________、____________、____________、____________四個(gè)沖程組成。其中只有____________沖程是燃?xì)鈱?duì)外做功。完成一個(gè)工作循環(huán)曲軸要轉(zhuǎn)__________周?！敬鸢浮繘_程；吸氣；壓縮；做功；排氣；做功；兩【解析】活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。四沖程汽油機(jī)的工作過程由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。其中只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)活塞做功，其他三個(gè)沖程要靠飛輪的慣性來(lái)完成。完成一個(gè)工作循環(huán)曲軸要轉(zhuǎn)兩周?！究偨Y(jié)升華】此題考察內(nèi)燃機(jī)的工作原理，屬基礎(chǔ)題。舉一反三：【變式】（《熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒》例2）下面是汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程，其中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】B類型三、燃料的熱值和熱機(jī)效率4、焦炭燃燒值是3.0×107J/kg，最少燃燒多少克的焦炭才可獲得6×103J的熱量?！敬鸢概c解析】解：

答：最少需燃燒0.2g的焦炭?！究偨Y(jié)升華】焦炭的燃燒值是3.0×107J/kg，意思是完全燃燒1kg的焦炭，可獲得3.0×107J的熱量，也就是說(shuō)燃燒1kg的焦碳最多可獲得3.0×107J的熱量。因此要得到6×103J的熱量最少需焦炭多少，可以將公式Q=qm變形為燃后將數(shù)據(jù)帶入即可。舉一反三：【變式】有關(guān)熱值的概念，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．燃料完全燃燒時(shí)，它的熱量最大

B．沒有燃燒的燃料，熱值等于零

C．燃料燃燒時(shí)放出的熱量越多，熱值越大

D．燃料的熱值與燃燒情況無(wú)關(guān)【答案】D5、（?宜昌中考）為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不能提高熱機(jī)效率的是（）A．盡量使燃料充分燃燒B．盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦C．盡量減少?gòu)U氣帶走的熱量D．盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間【思路點(diǎn)撥】要解決此題，需要掌握熱機(jī)的效率的概念。熱機(jī)的效率是指用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，比值越大，效率越高。【答案】D【解析】熱機(jī)效率是指熱機(jī)有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，所以減少熱量的損失可以提高熱機(jī)的效率，所以使燃料充分燃燒、減少?gòu)U氣帶走的熱量、減少熱機(jī)部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提