第三节　热机和热机效率

学习目标

1. 了解热机及其热值的概念。

2. 能够分辨热机的四个冲程及其能量转换过程。

3. 了解热机效率，知道如何提高效率。

知识精讲

一、热值

1. 热值的定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。热值的单位是焦耳每千克，符号是J/kg（也有部分燃料的热值为焦耳每立方米，符号为J/m3）。

注：①热值是燃料的一种特性，是“完全燃烧”释放的热量的多少，与质量和实际的燃烧程度无关。

②燃料如果没有燃烧也有热值。

2. 燃料完全燃烧时放出的热量公式：Q=qm（Q表示热量；q表示热值；m表示燃料质量）。

二、热机

1. 热机的定义：利用燃料燃烧释放出的能量做功的机械叫作热机，如汽油机、柴油机等。

2. 四冲程汽油机的一个完整周期，如图1-3-1所示。

3. 能量转换过程。

（1）压缩冲程：机械能转化为内能。

（2）做功冲程：内能转化为机械能。

4. 汽油机和柴油机的异同，如表1-3-1所示。

三、热机效率

1. 热机效率的定义：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

2. 提高热机效率的途径：提高燃料的利用率；减少各种热量的损失。例如，保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，等等。

注：热机的效率只能尽量提高，不可能达到100%。

方法提炼

四冲程汽油机的四个冲程工作过程，如表1-3-2所示。

典例精析

例题. 如图1-3-2所示是汽油机工作时四个冲程的示意图，其中表示机械能转化为内能的是（　）。

【思路点拨】本题中所示的四个冲程依次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中机械能转化为内能的是压缩冲程，所以答案为B。

【答案】B

典题精练

1. 下列关于燃料热值的说法，正确的是（　）。

A. 燃料燃烧时，燃料的质量越大，热值越大

B. 燃料燃烧后放出热量多的，热值就一定大

C. 相同质量的不同燃料的热值一般不同

D. 当燃料未燃烧时，其热值为零

2. 2013年12月，“嫦娥三号”在月面成功软着陆，中华民族实现了“嫦娥奔月”梦想。搭载她的长征三号乙运载火箭的第三节采用液态氢作燃料，其主要原因有（　）。

A. 较小的密度

B. 较大的热值

C. 较大的比热容

D. 较低的沸点

3. 下列设备中，使用了内燃机的是（　）。

A. 电扇

B. 洗衣机

C. 轮船

D. 自行车

4. 下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　）。

A. 热机都是使用汽油作燃料

B. 热机排出的尾气没有内能

C. 热机的效率能达到100%

D. 大量使用热机会造成环境污染

5. 在四冲程汽油机的工作过程中，把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

6. 汽车已走进很多现代家庭，图1-3-3为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是（　）。

7. 对四冲程内燃机工作的共同特点描述错误的是（　）。

A. 都有燃料进入气缸

B. 将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质，使工作物质受热膨胀，对外做功

C. 都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能

D. 一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成

8. 甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是（　）。

A. 甲热机消耗的燃料多

B. 甲热机比乙热机做功少

C. 甲热机的功率比乙热机的小

D. 做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多

9. 热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是（　）。

A. 尽量使燃料充分燃烧

B. 尽量减少各种热损失

C. 尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量

D. 想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功

中考真题

真题. （湖南岳阳）如图1-3-4所示是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　）。

A. 压缩冲程，将内能转化为机械能

B. 压缩冲程，将机械能转化为内能

C. 做功冲程，将内能转化为机械能

D. 做功冲程，将机械能转化为内能