14.1热机讲练结合
目标一 热值
知识讲解
1．热值（q）
（1）概念：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比值，叫做这种燃料的热
值．用符号 q 表示．
（2）单位：J/kg（主要用于固体、液体燃料）；
J/m3（主要用于气体燃料）
（3）热值的理解：
①热值反映的是燃料的燃烧放热性能好坏
②热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积
等无关．
（4）一些燃料的热值
如：酒精的热值表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量为3.0×107J
2．燃烧放出热量（Q放）的计算
公式：① Q放＝mq（q 的单位是 J/kg）；常用于固体/液体燃料
② Q放=Vq（q 的单位是 J/m 3 ）；常用于液体/气体燃料
单位：
课堂练习
题型1 热值的理解
1．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧越充分热值越大
B．2kg 煤完全燃烧比 1kg 的煤完全燃烧热值大
C．1kg 煤燃烧放出 3×105J 的热量，则煤的热值为 3×105J/kg
D．热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同
2．我们说煤炭的热值大于木柴的热值，是指（ ）
A．煤炭比木柴含有的热量多
B．烧煤比烧木柴产生的温度高
C．烧煤比烧木柴产生的热量多
D．要使它们放出相同的热量，烧的煤比烧的木柴质量要少
3．一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的密度、比热容、热值和原来相比，以下的说法正确的是（ ）
A．只有密度和热值不变 B．只有密度和比热容不变
C．只有比热容和热值不变 D．三个都不变
4．如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是（ ）
A．酒精灯中的酒精的质量越大，酒精的热值越大
B．酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收
C．试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D．橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能
题型2 燃烧放热计算
1．体积为 0.28m 3 、热值为 3.6×10 7 J/m 3 的煤气完全燃烧放出的热量为_________J；
若这些热量的 50%被温度为 20℃、质量为 30kg 的水吸收，则水的末温是______℃．
2．垃圾分类，利用垃圾焚烧发电，节能且环保。完全燃烧的某种垃圾可放出__________J的热量；若这些热量完全被水吸收，能使质量为________，初温为20℃的水升高到70℃。[已知，]。
3．某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车，风车转动带动发电机发电。若太阳光辐射到该电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧______kg焦炭放出的热量相当（焦炭的热值为3×107J/kg）。
4．某家庭用燃气热水器将质量为 100kg、温度为 20℃的自来水加热到 50℃，消耗的天然气体积为 1m 3（假设天然气完全燃烧）．已知天然气的热值为 3.2×10 7 J/m 3 . 求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器的效率．
目标二 热机
1．热机
（1）定义：将燃料燃烧放出的内能转化为机械能的装置．
（2）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等．
（3）内燃机工作原理：将燃料移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来推动活塞做功，将内能
转化为机械能，实现对外做功．它主要有 汽油机和柴油机．
2．内燃机的结构和工作过程（以汽油机为例）
（1）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段： 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．
（2）四个冲程：
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进
入气缸．
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩．将机
械能转化为内能．
做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高
温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转
动，将内能转化为机械能．对外做功．
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸．
课堂练习
题型1 热机四冲程
1．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对
图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
2．单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示．下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程
的顺序排列正确的是（ ）
A．丙丁乙甲 B．乙丁甲丙 C．乙甲丁丙 D．甲乙丙丁
3．如图所示，图 A、B、C、D 是四冲程汽油机的工作示意图．图 E、F 是演示实验的示意图，C 图是________冲程，与它原理相同的是________图所示的演示实验．汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是________图．(后两空选填字母)
4．小明一家驾车旅行，（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在______；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是______；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J，车所受牵引力是______N，车的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）14.2热机的效率讲练结合
目标一 热机效率
知识讲解
热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比．
计算方法：
①热机效率：
其中 W牵是指牵引力做的功，Q放是指燃料完全燃烧释放的热量
②炉子效率：
其中 Q吸 是指被加热物体吸收的热量，Q 放 是指燃料完全燃烧释放的能量
课堂练习
1．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
2．甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）
A．甲的功率比较大
B．甲燃料的热值比乙燃料的热值大
C．工作相同时间，甲耗油比较少
D．甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大
3．两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
4．汽油机工作时的热损失情况是：气缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2kg 汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（ ）
A．2.76×107J B．3.22×107J C．0.92×107J D．2.3×107J
5．暑假期间，小江一家驱车外出旅游，当汽车以30m/s 的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.05倍，发动机的效率为40%．已知汽车整车重为2.2×104N（忽略人的重力），汽油热值q=3.3×107J/L，g 取10N/kg，求：
（1）这辆汽车匀速行驶时所受到的阻力是多少？
（2）汽车牵引力做功的功率是多少？
（3）若汽车按照以上速度匀速直线行驶了60km 的路程，需要消耗汽油多少升？
课后练习
1．汽油机的一个工作循环是由________个冲程组成，其中对外做功________次，在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过________的方式增加内能，为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过________ 的方式减少汽缸内能．用水来冷却汽缸是因为水的________ 较大．
2．如图所示为四冲程汽油机的一个冲程，下列说法正确的是（ ）
A．这是压缩冲程，机械能转化为内能
B．这是压缩冲程，内能转化为机械能
C．这是做功冲程，机械能转化为内能
D．这是做功冲程，内能转化为机械能
3．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，密度、比热容不变
4．利用一燃气热水器对、20℃的水进行加热时，完全燃烧了的煤气。已知水的比热容为，煤气的热值为，该热水器烧水的效率是50%。下列说法中（ ）
①煤气完全燃烧放出的热量是
②水吸收的热量是
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有②③④正确
5．如图所示为燃气炉烧水时的情景，这个过程中，燃气燃烧将________能转化为________能，汽油机在________冲程有类似的能量转化，之后通过________的方式将水加热，如果这个过程水吸收了 1.26×10 6 J 的内能，这些能量能使________kg 初温为 20℃的水加热到沸腾．【一标准大气压，c 水 =4.2×10 3 J/(kg·℃) 】
6．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给 20kg 的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在 6min 内完全燃烧了 1kg 的煤，水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg·℃)，煤的热值约为 3×10 7 J/kg，求：
（1）煤完全燃烧产生的热量
（2）经过 6min 时间加热，水所吸收的热量
（3）煤炉烧水时的热效率．
7．氢燃料电池公交车使用氢燃料，具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水=4.2×103J/kg·℃）；q氢=1.4×108J/kg）求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.6kg的氢燃料完全燃烧获得热量和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
