1、 熱機與熱機效率練習題（附答案） 1、 熱機： 定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化為機械能的機器。 熱機的種類：蒸汽機、內燃機（汽油機和柴油機） 、汽輪機、噴氣發動機等 2、 內燃機： 內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。 四沖程內燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。 在單缸四沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，每個工作循環曲軸轉 2 周， 活塞上下往復 2 次，做功 1 次。在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、 壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。壓縮沖程將機

2、械能轉化為內能。做功沖程是由內能轉化為機 械能。 油機工作過程：看書本本圖 柴油機工作過程：書本圖 3、 汽油機和柴油機的比較： 汽油機的氣缸頂部是火花塞； 柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組 成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖 程的點火方式是壓燃式。柴油機比汽油及效率高，比較經濟，但笨重。汽油機和柴油機在運轉之前都要靠 外力輔助啟動。 4、 熱值 燃料燃燒，使燃料的化學能轉化為內能。 定義：1kg 某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號 q 表示。 單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克

3、（ J/kg ）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（ J/m3）。 熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等無關。 公式：、 Q = qm m=Q/q q= Q/m Q 放出的熱量 - 焦耳（J）; q - 熱值 焦耳每千克（J/kg ）; m -燃料質量 - 千克（kg ）。 Q = qV V= Q/q q=Q/V 3 3 Q 放出的熱量 - 焦耳 （J）; q - 熱值 - 焦耳每立方米 （J/m ）; V -燃料體積 - 立方米 （m）。 酒精的熱值是 3.0 x 107J/kg，它表示物理意義：1kg 酒精完全燃燒放出的熱量是 3.0 x

4、 10J。 煤氣的熱值是 3.9 x 107J/m3，它表示：1m 煤氣完全燃燒放出的熱量是 3.9 x 107J。 影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效 利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進爐膛（提高燃燒的完全程度） ；以較強的氣流， 將煤粉在爐膛里吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量） 。 熱機的效率：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。熱機的效率是熱機 性能的一個重要標志，與熱機的功率無關。 由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于 1。熱機能量損失的主要途徑：廢氣內內

5、、散熱 損失、機器損失。提高熱機效率的途徑： 使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失； 機件間保持良好的 潤滑，減小摩擦。在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用 率的重要措施。 常見熱機的效率：蒸汽機 6%- 15%汽油機 20%- 30%柴油機 30%-45%內燃機的效率比蒸汽機高，柴油機的 效率比汽油機高。公式: Q有用 Q總 Q總=Q 有用n Q有用=Q總n 填空 1一個物體溫度降低，內能減小，原因可能是它對外進行熱傳遞，也可能是它對外 _ 了。如果是后者, 則能量間的轉化情況為：物體 _ 的能轉化為 _ 能。 2.2010 年 5 月，天然氣伴隨著

6、“西氣東輸”的步伐開始走進了江城蕪湖的千家萬戶，傳統燃料也隨之被逐步 取代。天然氣燃燒時可以將 _ 能轉化為 _ 能。與傳統燃料相比，天然氣的優點是 _ （寫出一條即可）。 3. 如圖 16-4-1 所示，在大玻璃瓶內有一些水，往瓶內不斷打氣，過一會你會看到的現象是 _ 。出 6. _ 汽油機在 沖程把燃料燃燒產生的內能轉化為機械能.已知汽油的熱值為 _ 4.6 x107J/kg，完全燃燒 200g汽油能夠釋放 _ J 的熱量. 7. 生產中常用水來作為機器的冷卻劑，這是因為水的 _ 大；火箭的燃料要用液氫，這是因為液氫的 _大；沿海地區的氣候比沙漠地區的氣候更宜人，這是因為水的比熱容比沙的比

7、熱容 _ 。 &氫能源具有來源廣、熱值高、無污染等優點.氫氣的熱值為 14. 3X 107J/ kg，完全燃燒 0. 5 kg 的氫氣可 放出 _ J 的熱量；若一罐氫氣用去了一半，則剩余氫氣的熱值為 _ 9. 一臺四沖程的汽油機每分鐘完成 300 個沖程，則 1 min 完成 _ 個工作循環，活塞來 _ 次，做 _ 次功。 二.選擇題 1. 關于燃料的熱值，以下說法正確的是 A. 燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關 | B. 容易燃燒的燃料，熱值一定大 | C. 煤的熱值比干木柴大，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多 D. 0.5 g 汽油和 2 kg 汽油，它們的熱值是一樣的

8、 | 2. 甲、乙兩臺汽油機，甲的效率比乙高，貝 U A. 甲每秒鐘做的功比乙每秒鐘做的功多 B. 甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 C. 消耗同樣多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多 D. 做同樣多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多 3. 煤的熱值大于干木柴的熱值，這里是指 （ ） A、 煤比干木柴含有的熱量多一些 B、 燒煤比燒干木柴產生的溫度高一些 C、 燒煤比燒干木燒產生的熱量多一些 D 要使它們放出相同的熱量，燒煤用的質量較少 現這種現象的原因是 5.內燃機是將內能轉化成 圖 16-4-4 所示是熱機的 _ 個沖程組成，其中如 _ 沖程。 O 4. 已知甲種燃料的熱值大于乙種燃料的

9、熱值，下列說法中正確的是（ ） A. 甲種燃料含有的熱量比乙種燃料多 B. 完全燃燒一定質量的甲種燃料，剛好燒開一壺水，那么用同樣質量的乙種燃料就不能燒開這壺水 C. 燃燒相同質量的兩種燃料，甲種放出的熱量多 D、 只要通風條件好，供氧充足，乙的熱值可能大于甲的熱值5. 如圖 16-4-2 所示是內燃機的能流圖，則內燃機的效率可以表示為( A. n= (EI+EZ+E3+E)/E X 100% C n = (EI-E3+E)/E X 100% 6. 關于“熱機”，下列說法中正確的是( ) A. 做功沖程的能量轉化是機械能轉化為內能 B. C.用水循環來降低熱機的溫度，主要是利用水蒸發時吸熱的特

10、性 D. 冬天晚上要把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時水凝固脹壞水箱 7、甲乙兩臺柴油機，甲的效率低于乙的效率，意義是 ( 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. 乙將燃料燃燒放出的能變成有用功的那部分能的比例比甲大 D.工作相同時間甲消耗的燃料一定比乙少 8. 一臺四沖程內燃機飛輪轉速為 1200r/mi，它 1s 完成了( ) A. 30 個沖程 B. 60 個沖程 C. 40 個沖程 D. 80 個沖程 三.計算題 1.小明學習了熱學的有關知識后，知道水的比熱容是 4.2 x 103J/(kgC )，他想估算一下自己家每天燒水做飯 需要的熱量。于是小明仔

11、細記錄了他家每天燒水、煮飯、炒菜需要的時間，并把它折算成燒水時間，相當于每 天將 30 kg 20 C的水燒開。 (1 )小明家每天燒水做飯需要多少熱量？ (2) 如果普通煤的熱值為 3x 107 J/kg，從理論上講小明家每天燒水做飯需要多少千克普通煤? (3) 小明家實際平均每天需要燒 4 塊蜂窩煤，按每塊蜂窩煤含煤 0.5 kg 算， 他家每天實際用煤 2 kg，由此小 明計算出他家煤爐的效率只有 16.5 %。你認為小明家煤爐效率低的原因是什么？ B. n =(E 2/E) x 100% D. n =(E 1/E) x 100% 改進技術，可以使熱機的效率達到 100% 圖 16-4-

12、2 (4) 從大的方面講，家用煤除了熱效率低、浪費能源的缺點外，另一個主要缺點是什么?2. 天然氣灶燒水，燃燒 0.5m3的天然氣，使 100kg 的水從 20C升高到 70C。已知水的比熱容為 c=4 .2 x 103J/ (kg?C),天然氣的熱值為 q=7.0 x 107J/m3。求： (1) 0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量 Q放； (2) 水吸收的熱量 Q吸； (3) 燃氣灶的效率n 。 3. 有一家大型的特種專用汽車生產基地，該廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上 勻速行駛 5.6km，受到的阻力是 3.0 X103N,消耗燃油 1.5 x 10_3m (假設燃油完全燃

13、燒)。若燃油 的密度 P = 0.8 x 103kg/m3，熱值 q = 4X 107J/kg , 求： (1)專用車牽引力所做的功？ (2)該專用車的熱機效率是多少？1做功 機械 內能 2.化學能 內能 熱值大 3. 塞子跳起來，瓶口出現白霧 往瓶內不斷打氣，瓶內氣 100% = 體壓強不斷增加，氣體沖開瓶塞，氣體推動塞子做功時，其內能減小，溫度降低，瓶內水蒸氣液化成小水滴 4. 機械 4 排氣 5 、 9.2x10 的 6次方 j 6. 比熱容熱值 大 7 、7.14x107J 等于 8、75 150 75 選擇題 1 D 2C 3B 4 B 5 B 6D 7 C 8 C 三計算題 1、

14、答案：(1)小明家每天燒水做飯需要的熱量即是水升溫吸收的熱量 Q吸=c水m水(t to) 3 7 =4.2 X 10 J/(kgC ) x 30 kg x( 100 C 20 C) =1.008 x 10 J。 (2) 小明家每天燒水做飯需要的能量需要煤燃燒放出，即 Q放=Q 吸=1.008 X 107 J 則需要的煤的質量為 /q=1.008 X 10 7 J/3 x 107 J/kg=0.336 kg 。 (3) 小明家煤爐效率低的原因是：一方面煤不能完全燃燒，另一方面煤燃燒放出的熱量不能被水完全吸收，大 部分的熱量散失掉了。 (4) 煤在燃燒過程中產生廢渣、廢氣，造成環境污染。 2、 解析：(1) Q放=Vq=0.5n1x 7.0 X 107 J/m 3=3.5 X 107 J 3 7 (2) Q吸=cmt=4.2 X 10J/ (kg?C)X 100kgX (70 C-20 C)J=2.1 X 10 J 有=0吸Q總=0放 3、解析：(1)專用汽車做勻速直線運動，F牽=f=3.0 X 103 N , 則牽引力做的功 W=FS=3.X 103NX 5.6 X 103 m=1.68 X 107 J (2)消耗