第十一章 機(jī)械能和內(nèi)能第25課時(shí) 熱機(jī) 燃料的熱值1. 知道熱值的概念，會(huì)查熱值表.2. 了解熱機(jī)的工作原理；知道汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作 過(guò)程；認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率.課時(shí)目標(biāo)知識(shí)梳理1. 熱機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)獾腳能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能的裝置.2. 在汽油機(jī)的壓縮沖程中， _能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能；在做功沖程中， _能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能.3. 在汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)_次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)_周，對(duì)外做功_次.4. 燃料燃燒將_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能.5. 燃料_燃燒放出的熱量與燃料的_之比，叫作這種燃料的熱值.熱值的單位是_.對(duì)于氣體燃料，人們通常用_ 作單位.6. 質(zhì)量為m的燃料完全燃燒放出的熱量可用公式_ 來(lái)表示.7. 轉(zhuǎn)化為_(kāi)的能量與_完全燃燒后所釋放出的能量之比叫作熱機(jī)效率.計(jì) 算公式是_.機(jī)械內(nèi)機(jī)械內(nèi)內(nèi)機(jī)械兩兩一化學(xué)內(nèi)完全質(zhì)量J/kgJ/m3Q放=mq有用功燃料W=100%Q有用放考點(diǎn)一考點(diǎn)一 熱機(jī)熱機(jī)1. （2017威海）如圖是四沖程汽油工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時(shí)它正處在_沖程，當(dāng)燃料混合在汽缸內(nèi)燃燒時(shí)將_能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.典例設(shè)計(jì)2. 一臺(tái)單缸4沖程柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是1800r/min，則柴油機(jī)每秒( )A. 完成30個(gè)沖程，做功30次B. 完成60個(gè)沖程，做功60次C. 完成60個(gè)沖程，做功15次D. 完成120個(gè)沖程，做功30次C壓縮化學(xué)考點(diǎn)二考點(diǎn)二 燃料的熱值燃料的熱值 熱量的計(jì)算熱量的計(jì)算3. (2017六盤水)量子通信是目前世界最安全的通信，2016年8月16日，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，在我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征二號(hào)丁”運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，火箭使用的燃料主要是液態(tài)氫，這是利用了氫燃料_的特性，火箭加速上升過(guò)程中機(jī)械能_ (增大/不變/減小).典例設(shè)計(jì)增大熱值大4. （2017江陰二模）在比較不同燃料熱值的實(shí)驗(yàn)中，小明利用與圖示完全相同的兩套實(shí)驗(yàn)裝置，分別在燃燒皿中放入質(zhì)量相同的燃料甲和燃料乙，點(diǎn)燃加熱質(zhì)量都為100g和初溫都為20的水，加熱燃燒相同時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)用甲加熱后的水溫度為30，另一杯水溫度為24.此過(guò)程水的內(nèi)能 _（增大/減?。?，此時(shí)_（能/不能）說(shuō)明甲的熱值較大，理由是_.典例設(shè)計(jì)不能增大相同時(shí)間內(nèi)，不同燃料燃燒的質(zhì)量可能不相等5. (2017聊城)2017年5月18日，中國(guó)科學(xué)家首次在南海試采可燃冰取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)天然氣水合物開(kāi)發(fā)的歷史性突破.可燃冰清潔無(wú)污染，儲(chǔ)量巨大，是一種非常理想的新型能源.可燃冰的熱值很大，是天然氣熱值的10倍以上，若按15倍計(jì)算，則：c水=4.2103J/(kg)，天然氣的熱值q天然氣=7.0107J/m3(1) 體積為0.01m3的可燃冰完全燃燒放出的熱量為多少？(2) 若這些熱量的90%被質(zhì)量為100kg的水吸收，則水升高的溫度是多少？典例設(shè)計(jì)解：（1） 由題意可得，可燃冰的熱值q可燃冰=15q天然氣=157.0107J/m3= 1.05109J/m3，0.01m3“可燃冰”完全燃燒放出的熱量Q放=Vq可燃冰= 0.01m31.05109J/m3=1.05107J典例設(shè)計(jì)（2） 由= 100%得被水吸收的熱量Q吸=Q=90%1.05107J=9.45106J，由Q吸=cmt可得，水升高的溫度t= =22.5QQ吸放c mQ吸水639.45 10 J4.2 10 J/ kg100kg（）考點(diǎn)三考點(diǎn)三 熱機(jī)效率熱機(jī)效率6. （2017江陰）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)活塞經(jīng)歷四個(gè)沖程，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈.一臺(tái)汽油機(jī)，活塞面積是50 cm2，活塞行程是25 cm，做功沖程燃?xì)猱a(chǎn)生的平均壓強(qiáng)為8105 Pa，若飛輪的轉(zhuǎn)速是2000 r/min，效率為30%，則：（1） 做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力是多少？（2） 做功沖程中，平均壓力做多少功？（3） 汽油機(jī)在1h內(nèi)要消耗多少汽油？（汽油的熱值為4.6107 J/kg）典例設(shè)計(jì)解：（1） 燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力F=pS=8105 Pa5010-4 m2=4000 N（2） 做功沖程中，平均壓力做的功W=Fs=4000 N2510-2 m=1000 J（3） 因飛輪的轉(zhuǎn)速是2000r/min，即飛輪1min轉(zhuǎn)2000r，對(duì)外做功1000次，所以，1h內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功601000=60000次，汽油機(jī)在1h內(nèi)做的總功W總=600001000J=6107J，由= 100%可得，汽油完全燃燒放出的總能量Q放= = =2108J，由Q放=mq得，完全燃燒汽 油的質(zhì)量m= = 4.35kg當(dāng)堂反饋QW放W總76 10 J30%Qq放872 10 J4.6 10 J / kg1. (2017蘇州)電火花發(fā)生器點(diǎn)燃塑料盒內(nèi)的酒精氣體能將盒蓋噴出很遠(yuǎn)(如圖).此過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的_沖程相似.實(shí)驗(yàn)時(shí)在盒內(nèi)滴入210-4 kg的酒精，這些酒精完全燃燒放出的熱量是_ J.(q酒精=3107 J/kg)當(dāng)堂反饋6000做功2. 某同學(xué)用圖示裝置測(cè)量酒精熱值.他在燒杯中加入300 g水，調(diào)好裝置后，加熱使水溫升高50 ，水需要吸收的熱量為_(kāi)J，他測(cè)得此過(guò)程中消耗了6 g酒精，利用酒精燃燒放出的熱量與水吸收的熱量相等，算得酒精熱值q_J/kg，他查表得到q酒精3.0107 J/kg，發(fā)現(xiàn)兩者偏差較大，你認(rèn)為其中的原因可能是_ _(寫(xiě)出一條原因即可).當(dāng)堂反饋6.31041.05107 酒精燃燒時(shí)不一定完全燃燒，酒精燃燒時(shí)釋放的熱量不能完全被水吸收3. （2017蕪湖一模）內(nèi)燃機(jī)汽缸中的燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過(guò)_的方式將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.該汽油機(jī)每秒完成40個(gè)沖程，則飛輪的轉(zhuǎn)速為_(kāi) r/min.當(dāng)堂反饋4. (2017煙臺(tái))如圖所示是汽油機(jī)工作時(shí)的四個(gè)沖程，其中屬于做功沖程的是( )BACDC做功12005. (2017宜昌)航空母艦上的飛機(jī)起飛時(shí)，由于跑道距離有限，可采用蒸汽彈射來(lái)幫助飛機(jī)迅速達(dá)到起飛所需要的速度，我國(guó)正在加緊研制這項(xiàng)技術(shù)力爭(zhēng)在后續(xù)的航母中投入使用，蒸汽彈射是將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能，轉(zhuǎn)化效率約為9%，對(duì)于蒸汽彈射，以下說(shuō)法正確的是( )A. 功率大、效率高 B. 功率大、效率低C. 功率小、效率高 D. 功率小、效率低當(dāng)堂反饋B6. 一輛氫氣動(dòng)力試驗(yàn)汽車的質(zhì)量為1.5103 kg，10 min內(nèi)汽車在平直路面上勻速行駛了1.2104 m，消耗了0.15 kg的氫氣.此過(guò)程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力為1.0103 N，行駛時(shí)汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.1 m2.求：（氫氣的熱值取1.4108 J/kg，g取10 N/kg）（1） 汽車對(duì)地面的壓強(qiáng).（2） 牽引力做功的功率.（3） 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率.當(dāng)堂反饋解：（1） 汽車對(duì)水平地面的壓力F=G=mg=1.5103 kg10 N/kg=1.5 104 N，對(duì)水平地面的壓強(qiáng)p= = =1.5105 PaFS421.5 10 N0.1 m（2） 牽引力所做的功W=F牽s=1.0103N1.2104m=1.2107J,牽引力做功的功率P= = =2104W （3） 氫氣完全燃燒放出的熱量Q放=mq=0.15kg1.4108J/kg=2.1107J，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率= 100%= 100%57.1%當(dāng)堂反饋BWt71.2 10 J10 60 sWQ放771.2 10 J2.1 10 J