第三節(jié)　熱機和熱機效率

學習目標

1. 了解熱機及其熱值的概念。

2. 能夠分辨熱機的四個沖程及其能量轉換過程。

3. 了解熱機效率，知道如何提高效率。

知識精講

一、熱值

1. 熱值的定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比。熱值的單位是焦耳每千克，符號是J/kg（也有部分燃料的熱值為焦耳每立方米，符號為J/m3）。

注：①熱值是燃料的一種特性，是“完全燃燒”釋放的熱量的多少，與質量和實際的燃燒程度無關。

②燃料如果沒有燃燒也有熱值。

2. 燃料完全燃燒時放出的熱量公式：Q=qm（Q表示熱量；q表示熱值；m表示燃料質量）。

二、熱機

1. 熱機的定義：利用燃料燃燒釋放出的能量做功的機械叫作熱機，如汽油機、柴油機等。

2. 四沖程汽油機的一個完整周期，如圖1-3-1所示。

3. 能量轉換過程。

（1）壓縮沖程：機械能轉化為內能。

（2）做功沖程：內能轉化為機械能。

4. 汽油機和柴油機的異同，如表1-3-1所示。

三、熱機效率

1. 熱機效率的定義：用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。

2. 提高熱機效率的途徑：提高燃料的利用率；減少各種熱量的損失。例如，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，等等。

注：熱機的效率只能盡量提高，不可能達到100%。

方法提煉

四沖程汽油機的四個沖程工作過程，如表1-3-2所示。

典例精析

例題. 如圖1-3-2所示是汽油機工作時四個沖程的示意圖，其中表示機械能轉化為內能的是（　）。

【思路點撥】本題中所示的四個沖程依次為吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，其中機械能轉化為內能的是壓縮沖程，所以答案為B。

【答案】B

典題精練

1. 下列關于燃料熱值的說法，正確的是（　）。

A. 燃料燃燒時，燃料的質量越大，熱值越大

B. 燃料燃燒后放出熱量多的，熱值就一定大

C. 相同質量的不同燃料的熱值一般不同

D. 當燃料未燃燒時，其熱值為零

2. 2013年12月，“嫦娥三號”在月面成功軟著陸，中華民族實現(xiàn)了“嫦娥奔月”夢想。搭載她的長征三號乙運載火箭的第三節(jié)采用液態(tài)氫作燃料，其主要原因有（?。?。

A. 較小的密度

B. 較大的熱值

C. 較大的比熱容

D. 較低的沸點

3. 下列設備中，使用了內燃機的是（?。?/p>

A. 電扇

B. 洗衣機

C. 輪船

D. 自行車

4. 下列關于熱機和環(huán)境保護的說法中，正確的是（?。?/p>

A. 熱機都是使用汽油作燃料

B. 熱機排出的尾氣沒有內能

C. 熱機的效率能達到100%

D. 大量使用熱機會造成環(huán)境污染

5. 在四沖程汽油機的工作過程中，把機械能轉化為內能的是（?。?。

A. 吸氣沖程

B. 壓縮沖程

C. 做功沖程

D. 排氣沖程

6. 汽車已走進很多現(xiàn)代家庭，圖1-3-3為四沖程汽油機汽缸的工作示意圖，按吸氣、壓縮、做功、排氣的順序排列，下列排序正確的是（?。?。

7. 對四沖程內燃機工作的共同特點描述錯誤的是（?。?。

A. 都有燃料進入氣缸

B. 將燃料燃燒放出的內能傳遞給工作物質，使工作物質受熱膨脹，對外做功

C. 都能把燃料燃燒所釋放出的內能全部轉化為機械能

D. 一個工作循環(huán)中有三個沖程都要靠飛輪的慣性來完成

8. 甲、乙兩臺熱機，甲的效率比乙的低，其含義是（?。?。

A. 甲熱機消耗的燃料多

B. 甲熱機比乙熱機做功少

C. 甲熱機的功率比乙熱機的小

D. 做相同的有用功，甲損失的能量比乙損失的多

9. 熱機的效率較低，為了提高熱機的效率，你認為下列方法目前不可能的是（　）。

A. 盡量使燃料充分燃燒

B. 盡量減少各種熱損失

C. 盡量減少因克服摩擦力而額外消耗的能量

D. 想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功

中考真題

真題. （湖南岳陽）如圖1-3-4所示是四沖程內燃機工作循環(huán)中的一個沖程，它是（?。?。

A. 壓縮沖程，將內能轉化為機械能

B. 壓縮沖程，將機械能轉化為內能

C. 做功沖程，將內能轉化為機械能

D. 做功沖程，將機械能轉化為內能