2022届中考物理一轮复习第15讲：热机热机效率讲义

第15讲热机、热机效率一、复习目标1.能说出四冲程汽油机的工作原理及四个冲程特点；2．会计算燃料完全燃料时放出的热量；

3．能说清能量的转化和转移，会计算效率。二、课时安排2课时三、复习重难点1.汽油机的工作过程和热机效率的计算2.判断能的形式以及相互转化和转移3.了解能量守恒定律四、教学过程（一）知识梳理

知识点一热机热机（1）定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。（2）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。（3）工作原理：燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功的方式转化为机械能。2.内燃机（1）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，分为汽油机和柴油机。（2）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。（3）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。3．汽油机汽油机基本构造汽油机工作过程吸气冲程：在吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，此时，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，燃料混合物被压缩，混合气体的压强增大，温度升高。机械能转化为内能。做功冲程：在压缩冲程末尾时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压的燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞由下向上运动，把废气排出气缸。活塞又向下运动，开始下一个工作循环。知识点二热机效率燃料的热值（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量之比叫做这种燃料的热值，用符号q表示。（2）单位：固体燃料的热值的单位是焦每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦每立方米（J/m3）。（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。2．燃料放热计算式(1)Q＝qmm=Q/qq=Q/m（适用于固体或液体燃料）Q：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）。（2）Q＝qVV=Q/qq=Q/V（适用于气体燃料）Q：放出的热量—焦耳（J）；q：热值—焦耳每立方米（J/m3）；V：燃料体积—立方米（m3）。3.热机的效率（1）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。（2）热机效率计算公式Q总=Q有用/ηQ有用=Q总η（3）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：废气内能、散热损失、机械损失。（4）提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；②机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③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。知识点三能量的转化与守恒(1)能的存在形式：机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。(2)能量守恒的概念：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式的能转化成另一种形式的能，而在转化或转移的过程种，能的总量保持不变。(3)机械能守恒只受重力或者弹力作用，或者系统中有其它力，而其它力做功的和为零，我们就称这种情况符合机械能守恒。（二）题型、方法归纳选取经典选择题和填空题以及计算题的形式，给学生讲解，以促进学生对所学知识的充分理解与掌握。采用启发、诱思、讲解和讨论相结合的方法使学生充分掌握这一模块的知识（三）典例精讲题型一内能的利用【例1】（2022•镇江）如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能，接下来它应该处于做功冲程。【解析】图中，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，即该过程中，消耗活塞的机械能，变成气缸内燃料的内能，所以是将机械能转化为内能的过程，该冲程结束后，就是做功冲程．【答案】压缩；机械；内；做功题型二热机效率【例2】（2022•连云港）将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（）A．都不变B．都变为原来的三分之二C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变【解析】密度、比热容、燃料的热值都属于物质的特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系，所以选项A正确、BCD错。【答案】A【例3】下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是（）A．热机所用燃料的热值越大，效率越高B．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率越高C．物体的内能越大，温度越高D．摩擦生热是利用做功的方式来增加物体的内能【解析】用热值大的燃料，燃烧相同燃料可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，热机效率不一定得到提高，所以A错误；热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，所以B错误；物体的内能与物体的质量和温度都有关系，物体的质量越大，温度越高，内能越大，所以C错误；摩擦生热，该过程中消耗机械能，产生内能，故属于能量的转化，故是做功改变物体内能，所以D正确。【答案】D。题型三能量的转化与守恒【例3】（2022•绵阳）关于能量的转移和转化，下列判断正确的是（）A．热量可以从低温物体转移到高温物体B．能量转移和转化没有方向性C．电取暧器辐射到房间里的热量可以再利用D．汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车【解析】A、热量不可以自发的从低温物体转移到高温物体，在外界的影响下，热量可以从低温物体转移到高温物体，例如电冰箱在压缩机消耗电能的情况下，热量可以从低温物体转移到高温物体，故A正确．B、能量转移和转化有方向性，故B错误；C、电取暧器辐射到房间里的热量被人和房间吸收，不可以再利用，故C错误；D、汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境中，无法再回收利用，因此不能驱动汽车，故D错误。【答案】A。【例5】（2022•福建）天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，2022年三明市迎来了天然气时代．完全燃烧的天然气放出多少焦的热量？若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50℃？（水的比热容c=×103J/（kg•℃），天然气的热值取q=4×107J/m3）【解析】（1）完全燃烧的天然气放出的热量：Q=Vq=×4×107J/m3=×106J；（2）由Q吸=cm△t可得，这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：五、板书设计14.热机热机效率一、汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程二、燃料的热值（q）1.热值的定义2.单位：J/