1、热机与热机效率练习题（附答案）1、 热机：定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机） 、汽轮机、喷气发动机等2、 内燃机：内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转 2 周，活塞上下往复 2 次，做功 1 次。在 这 四 个 冲 程 中 只 有 做 功 冲 程 是 燃 气 对 活 塞 做 功 ， 而 其 它 三 个 冲 程 （ 吸 气 冲 程 、压 缩 冲
2、 程 和 排 气 冲 程 ） 是 依 靠 飞 轮 的 惯 性 来 完 成 的 。 压 缩 冲 程 将 机 械 能 转 化 为 内 能 。 做 功 冲 程 是 由 内 能 转 化 为机 械 能 。 油 机 工 作 过 程 ： 看 书 本 本 图 柴 油 机 工 作 过 程 ： 书 本 图3、汽油机和柴油机的比较： 汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启
3、动。4、热值燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。定义：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号 q 表示。单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg） 、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m 3） 。热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。公式：、 Qqm m=Q/q q=Q/mQ放出的热量焦耳（ J） ；q热值焦耳每千克（J/kg） ；m 燃料质量千克（kg） 。QqV V= Q/q q=Q/VQ放出的热量焦耳（ J） ；q热值焦耳每立方米（J/m 3） ；V燃料体积立方米（m 3） 。酒精的热值是 3.0
4、107J/kg，它表示物理意义：1kg 酒精完全燃烧放出的热量是 3.0107J。煤气的热值是 3.9107J/m3，它表示：1m 3煤气完全燃烧放出的热量是 3.9107J。影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度） ；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量） 。热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。公式： Q 总 =Q 有用 Q 有用 = Q
5、 总 总有 用由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于 1。热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。提高热机效率的途径： 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。常见热机的效率：蒸汽机 6%15%、汽油机 20%30%、柴油机 30%45% 内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。一 填空1.一个物体温度降低，内能减小，原因可能是它对外进行热传递，也可能是它对外_了。如果是后者，则能量间的转化情况为：物体_的能转化为_能。2. 2010
6、 年 5 月，天然气伴随着“西气东输”的步伐开始走进了江城芜湖的千家万户，传统燃料也随之被逐步取代。天然气燃烧时可以将_能转化为_能。与传统燃料相比，天然气的优点是_（写出一条即可） 。3.如图 16-4-1 所示，在大玻璃瓶内有一些水，往瓶内不断打气，过一会你会看到的现象是_。出现这种现象的原因是_。5.内燃机是将内能转化成_能的机器；内燃机一个工作循环由_个冲程组成，其中如图 16-4-4 所示是热机的_冲程。6汽油机在_冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能已知汽油的热值为 4.6107J/kg，完全燃烧 200g 汽油能够释放_J 的热量7.生产中常用水来作为机器的冷却剂，这是因为水的_
7、大；火箭的燃料要用液氢，这是因为液氢的_大；沿海地区的气候比沙漠地区的气候更宜人，这是因为水的比热容比沙的比热容_。8、氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点氢气的热值为 143107Jkg，完全燃烧 05 kg 的氢气可放出_J 的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值为_9.一台四冲程的汽油机每分钟完成 300 个冲程，则 1 min 完成_个工作循环，活塞来_次，做_次功。二选择题1.关于燃料的热值，以下说法正确的是A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B.容易燃烧的燃料，热值一定大C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多D.0.5 g 汽油和 2 kg 汽
8、油，它们的热值是一样的2.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则 A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多3、煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )A、煤比干木柴含有的热量多一些B、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些C、烧煤比烧干木烧产生的热量多一些D、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少4.已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值，下列说法中正确的是（ ）A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多B.完全燃烧一定质量的甲种燃料，刚好烧开一壶水，那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开
9、这壶水C.燃烧相同质量的两种燃料，甲种放出的热量多D.只要通风条件好，供氧充足，乙的热值可能大于甲的热值5.如图 16-4-2 所示是内燃机的能流图，则内燃机的效率可以表示为（ ）图 16-4-2A.= (E 1+E2+E3+E4)/E100 B.=(E 2/E)100C.=(E 1E 3+E4)/E100 D.=(E 1/E)1006.关于“热机” ，下列说法中正确的是（ ）A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B.改进技术，可以使热机的效率达到 100% C.用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性 D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时水凝固胀坏水箱7、甲
10、乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是 （ ）A.甲的功率大于乙的功率B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少8.一台四冲程内燃机飞轮转速为 1200r/min，它 1s 完成了（ ）A30 个冲程 B60 个冲程 C40 个冲程 D80 个冲程三计算题1.小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是 4.2103 J/(kg)，他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将 30 kg 20 的水烧开。（1）小明家每天
11、烧水做饭需要多少热量？（2）如果普通煤的热值为 3107 J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤？（3）小明家实际平均每天需要烧 4 块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤 0.5 kg 算，他家每天实际用煤 2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有 16.5。你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？（4）从大的方面讲，家用煤除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？2.天然气灶烧水，燃烧 0.5m3的天然气，使 100kg 的水从 20升高到 70。已知水的比热容为c=4 .2103J/（kg） ，天然气的热值为 q=7.0107J/m3。求：（1）0.5m 3天然气完全燃烧
12、放出的热量 Q 放 ；（2）水吸收的热量 Q 吸 ；（3）燃气灶的效率 。3.有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶 5.6km，受到的阻力是 3.0103N，消耗燃油 1.5103 m3（假设燃油完全燃烧） 。若燃油的密度 0.810 3kg/m3，热值 q410 7J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？1.做功 机械 内能 2.化学能 内能 热值大 3. 塞子跳起来，瓶口出现白雾 往瓶内不断打气，瓶内气体压强不断增加，气体冲开瓶塞，气体推动塞子做功时，其内能减小，温度降低，瓶内水蒸气液化成小水滴4.机械
13、 4 排气 5、 9.2x10 的 6 次方 j 6.比热容 热值 大 7、 7.14x107J 等于 8、75 150 75选择题 1 D 2C 3B 4 B 5 B 6D 7 C 8 C 三 计算题 1、答案： （1）小明家每天烧水做饭需要的热量即是水升温吸收的热量 Q 吸 = c 水 m 水 (tt 0)=4.2103 J/(kg)30 kg（100 20 ）=1.00810 7 J。（2）小明家每天烧水做饭需要的能量需要煤燃烧放出，即 Q 放 = Q 吸 =1.008107 J 则需要的煤的质量为 m=Q 放/q=1.008107 J/3107 J/kg=0.336 kg。（3）小明家
14、煤炉效率低的原因是：一方面煤不能完全燃烧，另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了。（4）煤在燃烧过程中产生废渣、废气，造成环境污染。2、解析：（1）Q 放 =Vq=0.5m37.0107 J/m3=3.5107 J（2）Q 吸 =Cmt=4.210 3J/（kg）100kg(70-20)J=2.110 7 J(3) Q 有 =Q 吸 Q 总 =Q 放= = = =60%10%有总 0吸放72.10%35答 。 。 。 。 。 。3、解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F 牵 =f=3.0103 N，则牵引力做的功 W=FS=3.0103N5.6103 m=1.68107 J（2）消耗的燃油质量为：m=V= 0.810 3kg/m31.5103 m3=1.2 kg则 Q 放 =mq=1.2kg4107J/kg=4.8107 J= = =35%10%W放 7.68104答、 、 、
