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第十四章 内能利用
1.了解:热机工作原理;热机四冲程内能变化和工作过程;热值概念。
2.会:进行热值的简单计算。
3.理解:四冲程热机内能与做功特点;热机效率;能量的转化与守恒定律。
★知识点一:热机
1.热机:利用内能做功的机械叫热机。
热机的种类:分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。
内燃机:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
2. 内燃机的工作原理
(1)汽油机:四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。
冲程—活塞在气缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
汽油机的工作过程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
吸气冲程—靠惯性运动,吸进汽油与空气的混合物;
压缩冲程—外界对气体做功,机械能转化为内能,气体温度升高;
做功冲程—化学能转化为内能,气体温度升高,气体对外做功,内能转化为机械能;
排气冲程—靠惯性运动,排出废气。
(2)柴油机:四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。
柴油机的工作过程与汽油机几乎一样,但有三个区别:1)吸气冲程:汽油机吸进的是汽油和空气的混合物,柴油机吸进的仅仅是空气;2)压缩冲程:汽油机压缩的是汽油和空气的混合物,汽油机压缩的仅仅是空气;3)做功冲程:汽油机用火花塞点火,柴油机用喷油嘴喷油。
★知识点二:热机效率
1.热值(q):1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫热值;热值单位是:J/kg。
(1)燃料燃烧放出热量:Q放 =qm;(Q放 是燃料放出的热量,单位是J;q是热值,单位是J/kg;m 是质量,单位是kg。)
对于热值的概念,要注重理解三个关键词:“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值;某种燃料是指热值与燃料的种类有关;完全燃烧意思是燃料要完全烧尽,否则1kg燃料燃烧过程中,化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
(2)热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小;也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
2.热机的效率: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,叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式:
3.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
注意:热机能量的损失:①燃料未完全燃烧(完全燃烧条件:充足空气,研磨成细颗粒); ②废气排出带走能量(废气的利用);③克服磨擦,消耗能量(使用润滑剂,减小摩擦)。
★知识点三:能量转化与守恒
1.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
2.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体,小到原子核,也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题,所有能量转化的过程,都遵从能量守恒定律。
考点一:热机考向:
考点一:热机
考向:热机工作过程、四冲程内能变化规律
备考:熟悉汽油机四冲程工作过程,分清各冲程能量交换过程
备考:熟悉汽油机四冲程工作过程,分清各冲程能量交换过程
内能利用考向:热值与热机效率的简单计算
内能利用
考向:热值与热机效率的简单计算
备考:理解热值及热机效率的概念,加强相关计算练习
备考:理解热值及热机效率的概念,加强相关计算练习
考点二:热值、热机效率
考向:
考向:辨别能量的转化类型
备考:理解能量守恒定律、认识常见的能量转化实例考点三:
备考:理解能量守恒定律、认识常见的能量转化实例
考点三:能量转化与守恒
常考题型选择题:
常考题型
选择题:常考热点主要集中热值与热机概念和能量转换形式等
填空题:
填空题:常考热点主要集中热值与热机概念与计算和能量转换形式等。
考点一:热机
★典例一:(2020·镇江)某汽油机的四个冲程如图所示,在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下个冲程是( )。
A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】C。
【解析】A.汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下个冲程是做功冲程,有图①可知,活塞向上运动,排气门打开,所以图①是排气冲程,故A不符合题意;
B.汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下个冲程是做功冲程,有图②可知,活塞向下运动,进气门打开,所以图②是吸气冲程,故B不符合题意;
C.汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下个冲程是做功冲程,有图③可知,活塞向下运动,两门关闭,所以图③是做功冲程,故C符合题意;
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