資源簡介

課時分層訓(xùn)練(六)　熱機效率
知識點一　熱機效率
1．如圖所示是某內(nèi)燃機工作時的能量流向圖，該內(nèi)燃機的熱機效率是(　D　)
第1題圖
A．25% B．65%
C．40% D．35%
2．下列關(guān)于熱機效率的說法正確的是(　D　)
A．在完全無摩擦的道路上，汽車發(fā)動機的效率可達(dá)到100%
B．蒸汽機的效率通常高于噴氣發(fā)動機
C．目前有些新型燃料汽車實現(xiàn)了“零排放”，它們的效率達(dá)到了100%
D．熱機效率一定小于100%
3．現(xiàn)在使用渦輪增壓發(fā)動機的汽車越來越多，和自然吸氣發(fā)動機相比，渦輪增壓發(fā)動機燃料可以更充分燃燒。下列關(guān)于熱值和熱機效率的說法正確的是(　B　)
A．燃料燃燒更充分，可以增大熱值
B．燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率
C．渦輪增壓發(fā)動機的熱機效率可達(dá)到100%
D．燃料燃燒釋放的熱量越多，熱機效率越高
4．水壺里裝有2 kg、溫度為20 ℃的水，用天然氣爐具將其加熱至沸騰，燒開這壺水消耗的天然氣的體積為0.021 m3，天然氣熱值為8×107 J/m3，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭姙闃?biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)。求：
(1)天然氣完全燃燒放出的熱量；
(2)燒開這壺水，水需要吸收的熱量；
(3)天然氣爐具的效率。
解：(1)天然氣完全燃燒放出的熱量
Q放＝qV＝8×107 J/m3×0.021 m3＝1.68×106 J。
(2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點為100 ℃，即水的末溫為100 ℃，水吸收的熱量
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。
(3)天然氣爐具的效率
η＝×100%＝×100%＝40%。
知識點二　熱機與環(huán)境污染
5．(2022·衡陽中考)汽車的發(fā)動機大多數(shù)是內(nèi)燃機，內(nèi)燃機是熱機的一種，下列關(guān)于熱機和環(huán)境保護(hù)的說法正確的是(　C　)
A．熱機排出的尾氣沒有內(nèi)能
B．熱機的效率能達(dá)到100%
C．熱機的大量使用會造成環(huán)境污染
D．汽油機的做功沖程將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能
6．(2023·湖北武漢模擬)氫具有很多優(yōu)點，在燃料的屬性中，其 熱值 較高，另外，氫能源汽車還比燃油汽車更環(huán)保，因為燃油汽車熱機在工作過程中，通過 排氣 沖程不斷排放尾氣，給城市帶來嚴(yán)重空氣污染。若完全燃燒0.5 kg的氫燃料，可放出熱量 7×107 J。(已知氫燃料熱值q氫＝1.4×108 J/ kg)
7．下列措施不能提高熱機效率的是(　A　)
A．增加工作時間
B．減少部件間的摩擦
C．使燃料燃燒更充分
D．減少廢氣帶走的熱量
8．(2023·濱州檢測)古語道：“人要實，火要虛。”可燃物要架空一些，才能燃燒得更旺。“火要虛”的目的是(　D　)
A．增大可燃物的熱值
B．降低可燃物的著火點
C．使可燃物完全燃燒
D．提高可燃物的利用率
9．下列關(guān)于熱機效率的說法正確的是(　B　)
A．在做功同樣多的情況下，熱機的效率越高，消耗的燃料越多
B．一般情況下，柴油機的效率比汽油機的高
C．熱機的效率越高說明做功越快
D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少
10．(2024·安徽滁州期末)小明在加油站看到有些汽車加92號汽油，而有些渦輪增壓的汽車需要加95號汽油，通過查資料得知，汽油標(biāo)號不同主要是因為汽油中的某種化合物含量不同。汽油標(biāo)號越高，越不容易在壓縮沖程中爆燃。渦輪增壓的汽車?yán)冒l(fā)動機排出的廢氣驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，將空氣壓縮后壓入汽缸，使汽油獲得更多氧氣，燃燒更充分。下列說法正確的是(　D　)
A．95號汽油和92號汽油的熱值一定相同
B．渦輪增壓技術(shù)使汽缸內(nèi)壓強變大，壓縮沖程中活塞對油氣混合物做功更多，使之易爆燃
C．渦輪增壓技術(shù)使汽油燃燒更充分，從而提高汽油的熱值
D．高溫尾氣仍含有較多熱量，將這部分能量利用起來可以提高熱機效率
解析：95號汽油和92號汽油的成分不同，熱值不一定相同，故A錯誤；渦輪增壓技術(shù)使汽缸內(nèi)壓強變大，壓縮沖程中，活塞對油氣混合物做功更多，油氣混合物的溫度越高，同時增加了氧氣含量，使汽油燃燒更充分，不易爆燃，故B錯誤；熱值跟燃料的種類有關(guān)，跟燃料的質(zhì)量、燃燒情況等無關(guān)，故C錯誤；高溫尾氣仍含有較多熱量，將這部分能量利用起來可以增加有用功的比重，可以提高熱機效率，故D正確。
11．用某天然氣熱水器燒水，完全燃燒熱值為3.2×107 J/m3的天然氣0.125 m3，放出熱量 4.0×106 J；若該熱水器的加熱
效率為84%，則能將40 kg、初始溫度為20 ℃的水加熱至 40 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
【創(chuàng)新運用】
12．閱讀短文，回答問題。
交通運輸?shù)陌l(fā)展迫切需要輕便的熱機，于是內(nèi)燃機應(yīng)運而生。內(nèi)燃機分為汽油機、柴油機兩大類。內(nèi)燃機工作時不需要攜帶很多的水和煤，不但輕便，效率也提高了……
早期的飛機是由內(nèi)燃機提供動力的，從20世紀(jì)40年代開始，越來越多的飛機使用噴氣發(fā)動機，發(fā)動機向后高速噴出氣體，從而使飛機獲得前進(jìn)的動力。
(1)在挑選汽車時，發(fā)動機效率的高低是區(qū)分汽車優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，有經(jīng)驗的司機可以通過聞尾氣的氣味而進(jìn)行初步的判斷。輸出功率相同時，汽油味兒越濃，汽車發(fā)動機效率越 低 (選填“高”或“低”)。
(2)若汽油機每分鐘消耗0.02 kg汽油，已知該汽油機的效率是40%，則該汽油機每分鐘浪費能量 5.4×105 J。(q汽＝4.5×107 J/kg)
(3)下列措施能提高熱機效率的是 A (選填字母)。
A．盡量減少熱機部件間的摩擦
B．盡量增加熱機的工作時間
C．盡量燃燒一些熱值大的燃料
D．盡量增加所用燃料的質(zhì)量(共19張PPT)
第二章 改變世界的熱機
第三節(jié) 熱機效率
情 境 導(dǎo) 入
第三節(jié)
熱機效率
復(fù)習(xí)
1.什么是機械效率？
2.熱機的工作原理是什么？
有用功和總功的比值。
新 課 探 究
第三節(jié)
熱機效率
廢氣 33%~35%
摩擦與輻射 7%~9%
輸出有用功
25%~30%
冷卻水 30%~32%
100%
討論交流：熱機工作時，能不能將燃料所蘊藏的化學(xué)能全部用來對外做有用功呢？
一、熱機效率
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情境導(dǎo)入
課堂小結(jié)
1.定義：把熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的能量之比叫做熱機的效率。
克服摩擦
未完全燃燒釋放的化學(xué)能
散失的熱量
其他損失
有用功
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一些熱機的效率
蒸汽機 4%~8% 燃?xì)廨啓C 50%~60%
蒸汽輪機 25%~30% 汽油機 26%~40%
柴油機 34%~45% 噴氣發(fā)動機 50%~60%
如何提高熱機效率？
活動：了解熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)
效率高，性能好
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議一議
提高熱機效率的途徑和措施是什么？
（1）提高熱機效率的主要途徑是減少熱機工作中的各種能量損失。
（2）提高熱機效率的主要措施：
①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒；
②盡量減少各種熱量散失；
③使用時注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩
擦而額外消耗的能量。
④在熱機的設(shè)計和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)。
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想一想
熱機效率能達(dá)到100%嗎？為什么？
　　不能達(dá)到100%。因為熱機中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，由于各種熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機效率小于100%。
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二、改變世界的熱機
18世紀(jì)中后期，蒸汽機的應(yīng)用，實現(xiàn)了紡織工業(yè)機械化
18世紀(jì)末，蒸汽機廣泛應(yīng)用在采礦業(yè)上
用蒸汽輪機發(fā)電的火電站
極大地推動了人類的第一次工業(yè)革命
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課堂小結(jié)
熱機極大地提高了生產(chǎn)力，極大地改變了交通方式。
幾百年來，為了提高熱機效率，科學(xué)家、工程師去探索、創(chuàng)新，技術(shù)日趨先進(jìn)，應(yīng)用更加廣泛。各種火電站和熱電站，蒸汽輪機正將煤炭、天然氣和石油轉(zhuǎn)化為電能；以熱機為動力的汽車、飛機、輪船把世界聯(lián)系在一起。
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三、地球就在我們手中
（一）熱機造成的環(huán)境污染：
1.大氣污染
熱機工作時排放的大量氮氧化物、碳氧化物、鉛等是大氣污染的主要來源，直接危害人體健康，影響農(nóng)作物的生長。
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2.噪聲污染
大量由熱機作動力的機器工作時產(chǎn)生的噪聲，影響人類的正常生活，甚至危害人體健康。
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3.熱污染
熱機排出的二氧化碳，引起“溫室效應(yīng)”，熱機產(chǎn)生的廢氣和冷卻水帶走的熱量，成為“熱島效應(yīng)”的元兇之一。
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（二）保護(hù)環(huán)境的措施：
①研究和開發(fā)低能耗、污染小的高性能熱機；
②改進(jìn)燃燒設(shè)備，消除煙塵；
③提高燃料的綜合利用率，采取集中供暖；
④在內(nèi)燃機排氣管上安裝消聲器，以減少噪聲污染；
⑤節(jié)約能源和開發(fā)新能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
討論與交流：如何保護(hù)我們的環(huán)境？
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新課探究
情境導(dǎo)入
課堂小結(jié)
地球就在我們手中，讓我們共同來拯救地球吧！
課 堂 小 結(jié)
第三節(jié)
熱機效率
學(xué) 以 致 用
第三節(jié)
熱機效率
1.關(guān)于熱機的效率，下列說法正確的是（ ）。
A.蒸汽機效率比內(nèi)燃機高
B.熱機的功率越大，它的效率一定越高
C.熱機的效率是熱機性能的重要指標(biāo)
D.熱機使用的燃料熱值越大，熱機效率越高
C
學(xué) 以 致 用
第三節(jié)
熱機效率
2、航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料的，這是因為液態(tài)氫具有（　）
A. 較小的質(zhì)量　 B. 較小的密度　
C. 較大的比熱容　 D. 較大的熱值
D
學(xué) 以 致 用
第三節(jié)
熱機效率
3.一臺內(nèi)燃機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25％，廢氣帶走的能量占30％，摩擦等機械損耗占10％，則內(nèi)燃機的熱機效率為__________。
35%
學(xué) 以 致 用
第三節(jié)
熱機效率
4.瀘州沱江六橋全程長4km，橋面設(shè)計為雙向8車道，中間預(yù)留了輕軌線路，于2018年1月通車。一輛小轎車做勻速直線運動通過全程，速度為50km/h，受到的阻力恒為60N，通過全程所需的時間為____min，牽引力所做的功為_________J；若通過全程消耗了0.2kg的汽油，汽油機的效率為_________。
（已知熱值q汽=4.4×107J/kg）
4.8
2.4×105
27.3%

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