内燃机.热机效率(学生)
内燃机与热机效率
一、考点、热点回顾
1、内燃机(1)认识内燃机
①定义:燃料在______②常见内燃机:______(以汽油为燃料)和______(以柴油为燃料)。(2)汽油机与柴油机①汽油机与柴油机的结构
汽油机结构
②工作原理
a. 冲程:从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。b.工作原理:
柴油机结构
能量转化过程:燃料的_____能→____能→______能。
内燃机的工作过程:吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程→吸气冲程→…
其中,“______冲程→______冲程→______冲程→______冲程”为一个工作循环。因此又将汽油机和柴油机称为“________
④四冲程的特点(汽油机和柴油机相同)
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
结构
进气阀特点
排气阀特点活塞特点曲轴特点能量变化内燃机工作原理总结⑤思考与讨论
思考1:内燃机由内能转化为机械能的冲程属于什么冲程?
a.一个工作循环飞轮转动____
圈,即每个冲程飞轮转动____圈;b.一个工作循环有____冲程,活塞往复____次,曲轴转动____周;c.一个工作循环对外只做功____次,即发生在_____冲程。
思考2:内燃机由机械能转化为燃料内能的属于哪一冲程?
思考3:四冲程都能自主完成吗?若不能,则它们各依靠什么结构来辅助完成?
思考5:内燃机又是如何连续工作的?
⑥汽油机与柴油机的比较
2、热机效率(1)思考与讨论
思考1:请结合以下图,尝试说出以下内燃机的效率有怎样特点?
思考2:请尝试分析热机效率抵的原因有哪些?解析:①燃料不能完全燃烧;
②废气带走很大一部分能量;
③内燃机缸及其周围冷却水也会带走一部分能量;④热机各部分零件之间有摩擦,会消耗一部分能量;⑤飞轮转动也会消耗一部分能量。
思考3:倘若让你来改进热机,可从哪些方面来提升热机效率?
解析:①改善燃烧环境、调节油、气比例等使燃料尽可能地完全燃烧。
②在热机设计和制造上,采用先进的技术。③保证良好的润滑,减少因摩擦而消耗的功。
(2)认识热机效率
①定义:用来做______的那部分能量,与燃料__________放出的能量之比,叫做热机的效率。②公式:η表示热机效率,W 表示用来做有用功的那部分能量,Q 表示为燃料完全燃烧时放出的能量。④如何正确理解热机效率
燃料完全燃烧释放的能量设为Q ,实际燃烧放出的能量设为Q1,由于热损失的能量设Q2,克服摩擦力而损失的能量为Q3,飞轮获得能量为Q4。则热机效率应该为η=____________/______(3)有关热机效率的计算
东风牌某型号汽车牵引力是5×103N ,在水平公路上行驶10km 的路程耗油4kg ,则这辆车热机的效率是多少?(汽油的热值为4. 6×107J/kg)
分析:汽车热机工作,牵引力做的功为有用功,即Q 有用=W=Fs;汽油完全燃烧放出总的热量Q 总=qm;热机的效率可用公式η=Q有用/Q总计算。解:
汽车做的有用功为:Q 有用=W=Fs=5×l03N ×10km=5×107J
汽油完全燃烧放出总的热量为:Q 总=qm=4.6×107J/kg×4kg=1.84×108J 则η=Q有用/Q总=27.2%
答:这辆车热机的效率是27.2%。
二、典型例题
1、典型例题——热机
例1:摩托车上的热机工作时提供动力的是(A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
)
D. 排气冲程
)
C. 做功冲程
例2:在如图所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是(
A. 乙、甲、丁、丙B. 甲、乙、丙、丁C. 乙、丁、甲、丙D. 甲、乙、丁、丙
)
例3:汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,图4中表示压缩冲程的是(
例4:一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min,则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和对外做功的次数分别是(A .40和10
)
B .20和20
C .10和10
D .40和20)
例5:在汽油机的四个冲程中,都发生能量转化的一组冲程是(A .吸气冲程和压缩冲程C .做功冲程和排气冲程的哪一个工作冲程相似(A .吸气冲程C .做功冲程
)B .压缩冲程D .排气冲程
B .压缩冲程和做功冲程D .排气冲程和吸气冲程
例6:如图所示,水沸腾后会将软木塞冲开,其能量转化情况和四冲程内燃机
例7:图为四冲程汽油机工作过程的示意图。其中表示把机械能转化为内能的是(
)
例8:如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图,下列四组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A .温度降低,内能减小C .温度升高,内能增大
B 、乙、丁、甲、丙C 、乙、甲、丁、丙D 、甲、乙、丙、丁
)
例9:内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能变化的情况是(
B .温度不变,内能不变D .温度降低,内能增大
)
B .点火方式不同D .用途不同
例10:下列关于四冲程汽油机和柴油机区别的说法中错误的是(A .在吸气冲程吸入的物质不同C .工作过程中能量转化的形式不同例11:常见的内燃机有
和
两种。四冲程内燃机的一个工作循环是由和
四个冲程组成的。在一个工作循环中,曲轴转动
例12:柴油机在压缩冲程中,汽缸中的气体温度会升高,这是用___________的方法来增加气体的内能的。
例13:一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程,则1min 完成_____个工作循环,活塞来回_____次,做_____次功。2、典型例题——热机效率
例1:一台柴油机,有Mkg 柴油完全燃烧时,放出7.5×108J 的热量,要损失4.5×108J 的能量,可知该柴油机的效率是(A.30%
A. 较大的比热容
)
C.48%
)
D. 较高的凝固点
C. 较大的热值
D.60%
B.40%
B. 较低的沸点
例2:现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有(
例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(
)
B 只有密度和比热容不变D 三个都不变
A 只有密度和热值不变C 只有比热容和热值不变
例4:随着人们生活水平的提高.轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国产骄车每行驶100km 消耗8L 汽油(1L=10-3m 3) ,汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J /kg .则
(1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是________(2)该汽车行驶100km 消耗的汽油的质量是______________
_N.
_J.
_kg.
(3)当该汽车以50kW 的功率在平直公路上以72km /h 的速度匀速行驶时,它所受到的阻力等于
三、课后练习
1、下面是汽油机工作的四个冲程,其中将内能转化为机械能的是(A .吸气冲程
B .压缩冲程
C .做功冲程
)
)
D .排气冲程
2、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,图4中表示压缩冲程的是(
3、右图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是()
A .压缩冲程,将化学能转化成内能B .压缩冲程,将机械能转化成内能C .做功冲程,将内能转化成机械能D .做功冲程,将机械能转化成内能4、汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是(A. 吸气冲程A 、1800次
B. 压缩冲程B 、900次
C. 做功冲程C 、60次
D. 排气冲程
)
D 、15次
)
)
5、一台单缸柴油机,飞轮每分钟转1800r ,那么,1s 内柴油机对外做功的次数是(6、单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮惯性来完成的是(A .只有吸气和压缩两个冲程C .只有排气和吸气两个冲程
B .只有压缩和排气两个冲程D .有吸气、压缩和排气三个冲程
7、近年来,煤价不断上升,有些不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价出售,客户为了不上当,最好的方法是检验下列物理量中的(A. 值
B. 热
C. 度
)
D. 量)
8、下列关于热机和环境保护的说法中正确的是(C 、汽车排出的尾气都是有毒气体A. 采用热值高的燃料C. 保证良好的润滑减少摩擦
A 、热机的大量使用会造成环境污染B 、所有的热机都是用汽油作燃料
D 、热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除
)
B. 降低热机功率D. 以上措施都可以
9、为了提高热机效率,可采取的措施是(
10、柴油机工作时,机械能转化为内能的是_____冲程,内能转化为机械能的是_____冲程,_____,_____,_____冲程是靠飞轮的惯性完成的。每个工作循环活塞往复_____次,曲轴转动_____周。11、热机是把_______能转化为_______能的机器;在热机里,用来做__________的那部分能量,与燃料__________放出的能量之比,叫做热机效率.
12、内燃机的特点是:燃料在__________燃烧,生成_______的燃气,燃气推动活塞_______,将_______能转化为_______能.
13、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成,其中在压缩冲程中,气体的温度升高,这是通过___________方式增加内能的;为了不让汽油机在工作时温度升得太高,在设计制造时,气缸外有一个水套,让气缸被水包围着,这是通过___________的方式减少气缸内能的;用水来包围气缸是因为_______________。14、提高热机效率的途径是:
__________________
________
。
、
__________
、
15、美国《大众科学》杂志评出年度奇思妙想十大发明,其中最引人注意的是“六冲程引擎”,这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程内燃机的_________冲程,请你指出该“六冲程引擎”的一个优点:_______________。16、如下图所示,试管内装有水,橡皮塞塞住管口,加热使水沸腾,水沸腾后看到的现象是_____________,在这个过程中能量的转化是__________。__________就是根据这种道理制成的。
第12题第13题
17、如上图,取一只透明胶卷盒,底部钻一小孔,刚好能将电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,然后揿动电火花发生器的按钮。(1)实验中,你将观察到的现象是:
(2)影响实验成败的原因可能有许多,请你写出其中的一个来:(3)在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气的(4)根据这个原理,可以制造出的机器是
_______能。
18、某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa, 飞轮lmin 转动1800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦) ,求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力;(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功;(3)汽油机的功率.
19、一辆汽车的发动机输出功率为66150瓦, 每小时耗柴油14千克, 计算发动机的效率. (柴油的燃烧值为4.3×107焦/千克)