热量与热机（基础） 知识讲解

热量与热机（基础）

责编：冯保国【学习目标】

1.了解热量的概念，知道物体吸热和放热与其温度的变化、质量的关系；2.从能量转化的角度认识燃料的热值；

3.了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义；4.知道汽油机和柴油机的构造和工作原理；

5.了解热机的效率。【要点梳理】要点一、热量把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。要点诠释：1、符号：Q，单位：焦耳（J）。2、物体温度升高或降低时，它吸收或放出的热量与物体质量的大小、温度的变化多少成正比。3、“热量”是一个过程量，只能说“吸收”或“放出”了热量，不能说物体含有热量。要点二、燃料的热值把某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量的比叫做这种燃料的热值。单位是：J/㎏。要点诠释：1、燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：燃料的种类；燃料的质量；燃料是否充分燃烧。2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq。其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。要点三、热机（《热机、能量的转化和守恒》二、热机）热机是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。要点诠释：热机的种类：蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机。要点四、汽油机汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。要点诠释：1、汽油机的构造及作用部件名称作用气缸汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气活塞在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能连杆和曲轴连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机进气门汽油和空气形成的燃料混合气的进口排气门燃料燃烧后废气的出口火花塞点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧2、四个冲程：（1）汽油机的工作原理：汽油机工作时，活塞在气缸里往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行。

（2）四个冲程：

（3）排气冲程结束，活塞又向下运动，开始新的吸气冲程，汽油机就连续工作下去。

汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程要靠飞轮的惯性完成，在开始运转时，要在靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后汽油机才能自己工作，所以汽油机刚开始时要靠外力起动。

（4）汽油机的各冲程燃气及能量转化情况

由汽油机的工作原理可知，汽油机在做功冲程燃气的压强、内能都最大，温度最高，能量转化是：内能转化为机械能。压缩冲程的能量转化是：机械能转化为内能。

下面是汽油机四个冲程的工作情况和能量转化表：冲程活塞运动情况进气门排气门混合气体能量转变吸气上→下开关由进气门进入气缸

压缩下→上关关被压缩升温、压强增大机械能→内能做功上→下关关火花点燃内能→机械能排气下→下关开排出气缸

要点五、热机的效率热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。要点诠释：（1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。（2）提高热机效率的途径：①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。

②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。要点六、热机与环境1、热机排放的废气不仅温度高于环境温度，而且还含有一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳，微粒等各种对人体有害的物质，对环境造成污染，影响人们的身体健康和动植物的生存。2、减少热机排放出的有害物质，控制废气的排放总量，已经成为热机发展与环境保护的重要举措。3、随着科技的发展越来越多的新技术、新材料、新工艺不断涌现，如电控燃油喷射、共轨、涡轮增压等技术的应用，混合动力汽车、电动汽车、太阳能汽车等新型汽车的研发等，都有利于节能减排和环境保护，从而更好地促进生产及提高人们的生活质量。【典型例题】类型一、热量1、（•环县一模）下列有关温度、内能和热量的说法中，正确的是（）A．物体的温度不变，它的内能一定不变B．物体内能增加，它一定吸收了热量C．物体放出了热量，它的温度一定降低D．物体温度降低，它的内能一定减少【思路点拨】（1）内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，内能的大小与分子的个数、分子的热运动和分子间的相互作用情况有关；（2）物体的内能发生变化，可能表现在物体的温度变化，也可能是状态的变化；（3）改变物体内能的两种方式：做功和热传递。【答案】D【解析】A、晶体熔化时吸热，但温度不变，内能增加，故A错误；B、物体内能增加可能是通过做功的方式增加的，也有可能是通过热传递的方式，故B错误；C、晶体凝固时，放出热量，温度不变，故C错误；D、物体温度降低，它的内能一定减少，故D正确；故选D。【总结升华】本题主要是考查学生对内能、温度与热量三者之间的联系和区别的掌握，以及改变物体内能的两种方法是等效的，是中招热点。举一反三：【变式】下列关于热量的说法中，正确的是（）A.温度高的物体所含热量多B.热传递过程中传递温度C.两个物体升高的温度相同时，吸收的热量一定相等D.质量一定的水，升高或降低相同的温度时，吸收或放出的热量一定是相等的【答案】D类型二、热机2、（•盐亭县校级模拟）在下列过程中，由于内能的变化而做功的是（）A．用电熨斗熨衣服B．用打气筒打气，气筒壁发热C．枪膛内燃气膨胀将子弹射出D．钻木取火【思路点拨】本题抓住内能的两个应用：一、利用内能做功；二、利用内能加热物体。【答案】C【解析】A．用电熨斗工作时是将电能转化为内能，达到熨衣服的目的，故A不符合题意；

B．用打气筒打气，是通过做功的方式增加了气筒的内能，使气筒壁发热，故B不正确；

C．枪膛内燃气膨胀是将火药燃烧产生的内能转化为子弹的机械能，使子弹射出，故C符合题意；

D．钻木取火是通过做功的方式增加木头的内能，达到取火的目的，故D不符合题意.

故选C。【总结升华】内能的两个应用：加热、做功。举一反三：【变式】在下列各种过程中，利用内能加热的是（）A．火箭将卫星搭载上天B．喷气式客机载人飞翔C．利用拖拉机耕地D．烧水饮用【答案】D3、汽油机工作的时候，活塞在气缸里往复运动。活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个___。四冲程汽油的工作过程是由____________、____________、____________、____________四个冲程组成。其中只有____________冲程是燃气对外做功。完成一个工作循环曲轴要转__________周。【答案】冲程；吸气；压缩；做功；排气；做功；两【解析】活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。四冲程汽油机的工作过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。其中只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。完成一个工作循环曲轴要转两周。【总结升华】此题考察内燃机的工作原理，属基础题。举一反三：【变式】（《热机、能量的转化和守恒》例2）下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程C．做功冲程 D．排气冲程【答案】B类型三、燃料的热值和热机效率4、焦炭燃烧值是3.0×107J/kg，最少燃烧多少克的焦炭才可获得6×103J的热量。【答案与解析】解：

答：最少需燃烧0.2g的焦炭。【总结升华】焦炭的燃烧值是3.0×107J/kg，意思是完全燃烧1kg的焦炭，可获得3.0×107J的热量，也就是说燃烧1kg的焦碳最多可获得3.0×107J的热量。因此要得到6×103J的热量最少需焦炭多少，可以将公式Q=qm变形为燃后将数据带入即可。举一反三：【变式】有关热值的概念，下列说法中正确的是（）

A．燃料完全燃烧时，它的热量最大

B．没有燃烧的燃料，热值等于零

C．燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大

D．燃料的热值与燃烧情况无关【答案】D5、（•宜昌中考）为节约能源，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．尽量减少热机部件间的摩擦C．尽量减少废气带走的热量D．尽量增加热机的工作时间【思路点拨】要解决此题，需要掌握热机的效率的概念。热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，比值越大，效率越高。【答案】D【解析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提