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1、改变世界的热机 基础知识点: 1. 热机 (1)热机是通过燃料燃烧获取内能并转化为能的装置。 (2) 2. 认识蒸汽机与其他热机 (1)蒸汽机是最早的热机。1769 年改进、完善了蒸汽机, 使蒸汽机成为带动其它机器运转的机器。 (2)现代热机种类繁多,构造各异; 大型火力发电厂等使用蒸汽机;机车、汽车、 农用机械等广泛使用、 等内燃机。航空航天中使用效率更高的和火箭发动机。 3内燃机 内燃机是一种使用最广泛的热机。内燃机工作时, 燃料在气缸内 _, 产生燃气直接推动活塞。 最常见的活塞式内燃机是_机和 _机。 4汽油机的工作过程 (1)A:吸气冲程, 进气门,排气门,活塞运动, 汽油和空气的混
2、合物从进气门吸入气缸; B;压缩冲程, 进气门,排气门,活塞运动,燃料混合物被压缩,压强,温度; C:做功冲程, 进气门,排气门,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生、的 气体,高温高压的气体推动活塞运动,并通过连接杆带动轴转动对外做功; D:排气冲程, 进气门,排气门,活塞运动, 把废气排出气缸,再次进入下一个吸气冲程; (2)汽油机的一个工作循环都有四个冲程:吸气冲程、_冲程、 _冲程、 _冲程。在汽油 机的一个工作循环中,活塞往复各运动次,做功 _ _次,飞轮转动圈 / 周 /r (合计: 度) 。除做功冲程是通过气缸内高温高压气体推动活塞做功,把内能转化为机械能,其他三个冲程依靠,飞
3、轮转动 的完成; (4)在汽油机的一个工作循环中,内能转化为机械能的是冲程,机械能转化为内能的是冲程; 对照表进气门排气门活塞运动曲轴运动能量转化 吸气冲程半周 压缩冲程半周机械能 - 内能 做功冲程半周内能 - 机械能 排气冲程半周 联系(1)每个工作循环包括_个冲程,活塞往复运动次,飞轮和曲 轴转动 _周,对外做功_次; (简记为 4-2-2-1 ) (2)在一个工作循环中,只有第三个冲程燃气对外做功,其他三个辅 助冲程不但不做功,还要消耗机械能; (3)第三冲程为其他三个冲程提供能量,其他三个冲程为第三冲程做 功提供基础; (4)飞轮具有惯性,完成除做功冲程外的其他三个冲程。 5、汽油机
4、与柴油机的相同点、不同点分:(重点) ( 1)相同点:基本结构和主要部件的作用相似,每个工作循环都由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 燃料的 化学能 能 燃烧 机械能 做功 2 ( 2)不同点: 机种 区别 汽油机柴油机 构造顶部:火花塞顶部:喷油嘴 燃料汽油柴油 吸入气体空气和汽油的燃料混合物空气 点火方式点燃式(点燃)压燃式(压燃) 应用小汽车、低速飞机、小型农业机械 拖拉机、火车、轮船、载 重汽车、小型发电机 6. 热机效率 (1)热机一般是利用燃料的燃烧来做功的,但燃料燃烧所放出的热量,并不能完全用来做有用功,随之还伴随着 能量的耗散、损失等; (2)热机所做 _ _与所用燃料完全
5、燃烧所释放的之比叫做热机的效率,用来描述热机的性能, 也是热机性能的重要指标。 (3)改变世界的热机提高热机效率的主要途径是减少热机工作中的_ _。 (4) 计算式:; 由于能量耗散、 损失等任何机械的机械效率在实际情况中均(大 于、小于) 100,但在超理想状态下可以达到100; 7. 热机做出巨大贡献的同时也_ 。化石燃料的燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物以及大 量的粉尘、 一氧化碳等大气污染物,同时产生的二氧化碳会引起,对地球表面的热平衡带来较大影响; 基础训练: 1 、 图2 1 1是 汽 油 机 的 四 个 冲 程 , 请 按 照 顺 序 将 四 个 冲 程 重 新 排 列 , 将 序
6、号 填 在 横 线 上:。 2、如图 212 为内燃机工作时的某冲程示意图,该冲程是( ) A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程 3下面关于热机的叙述中,正确的是 ( ) A. 热机是把内能转化为机械能的机器 B. 内燃机每经过一个工作循环,曲轴就要转360 C. 汽油机是利用压燃式点火的 D. 柴油机是利用点燃式点火的 4关于四冲程内燃机的工作过程有以下几种说法中正确的是( ) 在做功冲程中,是机械能转化为内能在做功冲程中,是内能转化为机械能 只有做功冲程是燃气对外做功汽油机和柴油机的点火方式相同 A. B C D 5内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能
7、变化的情况是 ( ) A温度降低,内能增大 B温度不变,内能不变 C 温度升高,内能增大 D 温度降低,内能减小 图 212 图 211 3 213 6通过内能、热机内容的学习,可知( ) A物体运动的动能和所有分子势能的总和,叫做物体的内能 B 改变物体内能的方式有两种:做功和热传递 C 在热机的一个工作循环中,燃气做功四次 D在做功冲程中,是机械能转化为内能 7热机:燃料燃烧时释放的能转变为能的装置。热机的种类较多,燃料直接在发动机气缸内燃 烧产生动力的热机,叫。 8燃料燃烧的过程是能转化为能,又通过热机转化为能。 9 四冲程汽油机的一个工作循环由冲程、冲程、冲程、冲程这 四个冲程组成的,
8、其中只有冲程是燃气对活塞做功,其他三个冲程都要靠飞轮的 来完成。个工作循环曲轴要转动周,活塞往复各运动次。 10热机是将内能转化成能的机器;热机一个工作循环由个冲程组成,其中 图 213 所示是热机的冲程。 11在汽油机工作的四个冲程中,将机械能转化为内能的是冲程,将内能转化为机械能的是冲程。 12 某四冲程汽油机的转速为1200r/min , 则曲轴 1s 转动转,完成个工作循环, 对外做功次, 共经历个冲程。 14、 为了节约能源,需提高热机的效率,下列措施中不能提高热机效率的是() A 尽量使燃料充分燃烧 B 尽量增加热机的使用时间 C 尽量减少废气带走的热量 D 尽量减少热机部件间的摩
9、擦 15下列供热方式,最有利于环境保护的是() A用煤做燃料供热B用石油做燃料供热 C用天然气或煤气做燃料供热 D 用太阳能供热 16为了提高热机效率, 可采取的措施是( ) A采用热值高的燃料 B 降低热机功率 C 保证良好的润滑减少摩擦 D 以上措施都可以 17. 一辆汽车在公路上行驶,汽油用掉一半后,关于油箱里的汽油,下列说法正确的是 ( ) A 它的密度在减小 B它的比热容在减小 C 它的热值在减小 D它的质量变在减小 18有甲、乙两台汽油机,若甲的效率比乙的效率高,则下列说法正确的是 ( ) A 甲做的是有用功 B甲的功率大 C 汽油燃烧得更充分 D. 做相等的有用功时,甲燃烧的汽油
10、少 20. 提高热机效率的途径首先要减少燃烧过程中的_损失,使燃料_燃烧;尽量简化机械传 动部分,选用优良的润滑材料减小_,以减少机械能损失;尾气再利用。 21. 甲、乙两台柴油机,若甲柴油机的效率高于乙柴油机,则() A甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油 B甲柴油机的功率大于乙柴油机的功率 C做相同的有用功的情况下,甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油 D无法判断 22. 关于热机,下列说法正确的是( ) A随着科学技术的发展,热机的效率可达到100% B四冲程汽油机在工作过程中,进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 C柴油机上安装一个笨重的飞轮,是为了提高它的效率 D
11、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 23. 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 4 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 24. 柴油机是工农业生产中常用的热机。已知某型号柴油机的效率为 ,柴油的热值为q。将质量为m的柴油完全 燃烧, 能放出的热量Q _, 这些热量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W=_ 。 25 、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
12、度为 20,然后给热水器水箱加满水,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;(C水4.2 10 3J( kg ) (2)如果水吸收的这些热量,由燃烧天然气来提供,而气灶的效率为40,求至少需要燃烧多少天然气?(天然气 的热值 q =4.2 10 7Jm3) 。 提升训练: 1. 某中学为学生供应开水,用锅炉将200kg 的水从 20加热到100,燃烧了 4kg 的无烟煤。水的比热容是4.2 10 3J/ (kg),无烟煤的热值是 3410 7J/kg 试求: (1) 锅炉内 200kg 的水吸收的热量是多少J? (2)4kg无烟煤完全
13、燃烧放出的热量是多少J? (3)此锅炉的效率是多少? 2、在内燃机工作的四个冲程中,发生内能和机械能相互转化的是( ) A吸气和压缩冲程 B压缩和做功冲程 C做功和排气冲程 D吸气和排气冲程 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、如图 3-1 所示是汽油机的一个工作循环示意图,其中属于做功冲程的是() 6、一台单缸四冲程汽油机飞轮转速是1200r/min ,则此汽油机1s 内做功的次数和完成的冲程是() A.10 次, 40 个冲程; B.40次, 80 个冲程; C.20次, 40 个冲程; D.80次, 80 个冲程。 7、一台柴油机,柴油完全燃烧放出810 7J 的热量,损失了 4.8 10 7J 的热量,柴油机的效率是( ) A.30%;B.40%;C.42% ;D.48%。 8、甲汽油机的效率比乙汽油机的效率大,这说明了() A.甲的功率一定比乙的大; B.乙用的燃料一定比甲的省; C.甲把热能转化为机械能的百分比一定比乙大; D.相同时间内,甲做的功一定比乙做的功多。 9、在做功冲程中,汽油机燃气的压强可达,柴油机燃气的压强可达,如果汽油机和柴 油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同,则在一个做功冲程中柴油机与汽油机做功之比是() 图 3-1
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