3．西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海，总计年输送天然气1.2×10¹⁰m³，即年输气质量为_____kg。若这些天然气完全燃烧放出的热量是_______J。(管道内天然气密度为6kg/m³，天然气的热值是5×10⁷J/kg)(题型二)

2．汽油的热值是4.6×10⁷J/kg，现有汽油500g，若燃烧一半，剩余汽油的热值是________J/kg.(题型二)

1．汽油机的工作过程由吸气、　　　　 、做功、排气四个冲程组成，其中将内能转化为机械能的是　　　　　　 冲程. (题型一)

16．4 　　　热机

你知道汽油机的工作原理吗？它在工作过程中能量怎样转化？什么叫热机的效率？怎样提高热机的效率呢？

智　 能　 提　 要

问：如何理解燃料的热值？

答：从我们的生活经验事实可知，做一顿饭所需的热量是一定的，但所需的煤火燃气的质量

大小是不同的． 这正好表示质量相同的不同燃料完全燃烧放出的热量是不同的特性，我们就可以用1kg的某中燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热值． 从这个定义可知，同中燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同．它反映的是燃料的特性，其大小于燃料质量大小、是否完全燃烧、放出的热量大小无关，但在数值上等于一定质量的燃料完全燃烧放出的热量(Q)与其质量(m)的比值．

问：怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程？

答：四冲程汽油机的每一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气，这四个冲程中只有做功冲程(即燃烧-膨胀做功冲程)对外做功，它是靠燃料(汽油)在汽缸中燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功，实现了内能转化为机械能，从而使汽车获得了动力(机械能)，而且其他三个冲程靠飞轮的惯性来完成，吸气、压缩、排气冲程需消耗机械能，其中压缩冲程机械能转化为内能形成高温高压燃油气体混合物，遇电火花而猛烈燃烧，获得更大的内能，在这其中，还存在燃料的化学能转化为内能的能量转化形式．

问：怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率？

答：我们知道，热机的效率=，其中，燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃气内能，燃气内能=散热损失能量+机械损失能量(克服摩擦)+有用机械能．

从上面的等式中可看出，要提高热机效率可尽量减少各种能量损失，其中减少燃气的内能损失是有效措施就是重新利用燃气内能(如热电站)，这样可提高燃料利用率．当然，现代化的新型热机(比如课本P117介绍的现代汽车的发动机利用微电脑控制)的喷油系统，可提高燃油在汽车中的燃烧效率，从而业可提高燃料的利用率．

作为当今石油等能源物质的严重匮乏而又必须面临的严峻事实，提高燃料的利用率的问题就显得尤为重要．我们作为新世纪祖国建设的接班人，在这个问题上有着很广阔的探索空间，我们希望有更多的同学将来在汽车工业、能源开发遇利用等方面做一个科技型的节能专家．

问：为什么热机的效率比较低？ 答：根据热机效率的定义可知，热机的效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少．为什么会比较少呢？要回答这个问题，先要弄清热机工作过程中有哪些损失能量的原因，归纳起来应该有以下几个原因：(1)燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪费掉了．例如，一辆汽车从身边驶过，有时我们从汽车排出的气体中嗅到了汽油味，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧．(2)热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外汽缸壁等也会传走一部分内能．(3)由于热机各零部件之间有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量．(4)曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功．

据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机的效率一般都比较低．

中 考 撷 要

本节的中考考点有：结合热值的概念，计算燃料燃烧时放出的热量，燃烧过程与吸热过程的综合；判断内燃机工作过程中能量的转化；根据热机效率的意义，寻求提高热机效率的途径．最近两年中，关于热机效率的中考试题出现的频率较高．

智 能 拓 展

内燃机的广泛应用

内燃机，特别是汽油机、柴油机的出现，在社会经济的各个部门中获得了广泛的应用．对工农业和交通运输业的发展来说，内燃机的重要性甚至超过了电机．

内燃机是各种交通运输工具的强大动力．内燃机的发明导致了汽车制造业的兴起．1885年戴姆勒和本茨分别造出了汽车，1888年邓录普发明充气轮胎，1895年美国人福特开办的汽车厂采用惠特尼生产标准化零件的方法，建立了“装配线”，日产1000辆T型汽车．1923年柴油机成为载重汽车的动力，随后又在大客车方面与汽油机并驾齐驱．1913年第一台装置柴油机的内燃机车诞生，促进了铁路运输技术的 ，内燃机车同电气机车一起逐步取代了蒸汽机车．1912年艘柴油机驱动的远洋轮船下水．到20世纪70年代初，全球商队轮船中已有80%是由柴油机驱动的．1903年美国莱特兄弟驾驶内燃机发动的飞机首次飞上了天空．1909年法国工程师布来里昂特驾驶飞机飞越英吉利海峡．1927年林德伯格实现了从纽约到巴黎的不着陆飞行． 全世界被这一空前的成就所震惊，更大、更安全的飞机从此得到改进和革新．

内燃机的发明使生产技术发生了重大的革命，内燃机一出现很快就开始取代畜力成为农业生产的动力．自1910年拖拉机成批生产以来，它的使用又促进了农用工具机，如播种机、收割机等机械的大量制造，加快了农业机械化的进程．

内燃机还被广泛应用于军事设施．例如：飞机、火箭军舰、潜水艇、坦克、战车等，成为现代化战争中不可缺少的动力设备．

除上述以外，在其他领域中诸如发电、排灌、工程机械、地质钻探等部门，都是应用内燃机的场所．在人们的生活领域中，家用汽车和摩托车使用的动力机械也是内燃机．内燃机正在广泛应用中不断得到改进，它的结构日趋成熟、完善，性能不断提高，最高热效率达到了46%．

智　 能　 归　 例

题型一　 知道汽油机的工作原理及工作过程中能量的转化

例 　有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是(　 )

A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能

B．工作中压缩冲程是把内能转化为机械能

C．工作开始时要靠外力启动

D．每一个工作循环，燃气只做功一次

知识点　 热机的工作原理及工作过程中能量的转化情况

闯关点拨　 吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成了内燃机的一个 工作循环．

析　 在内燃机的四个冲程中，只有在做功冲程中，燃气才对外做功，内能转化为机械能．压缩冲程中机械能转化为内能．内燃机开始工作时需要外力启动，所以，A、C、D所说的都是对的．

答 　选B

题型二　 认识燃料热值的物理意义，并会计算燃料完全放出的热量

例1 　干木材的热值是1.2×10⁷J/kg，它的物理意义是____________________．要放出3.6 × 10⁷J的热量，需要完全燃烧__________kg的干木材．

知识点　 认识热值的物理意义，并会进行计算

闯关点拨　 燃料的热值是燃料的一种特性，其物理意义由定义可知，要求燃料燃烧放出的热量情况，可利用Q_放=qm来计算．

解　 其物理意义是：1kg干木柴完全燃烧放出1.2×10⁷的热量．由Q_放=qm得：．

例2　　 小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×10³J／(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg20℃的水烧开．

　(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量?

　(2)如果普通煤的燃烧值为3×10⁷J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤?

　(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5%，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么?

　(4)从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么?

知识点　 利用公式Q_放=qm和的综合计算

闯关点拨　 用公式Q_放=qm和来计算．

解　 (1)Q＝cm(t₂－t₁)

　将数据代入①得Q＝1.0×10⁷J

　(2)M＝kg＝0.33kg

　(3)煤不能完全燃烧；热量散失严重．　

　(4)产生废渣、废气，造成环境污染．　

题型三 认识热机的效率，并会进行有关的计算

例　 甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明(　 )

A．甲做功比乙多

B．甲做功比乙快

C．甲消耗的汽油比乙少

D．以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少

知识点　 考查对热机效率的理解

闯关点拨　 热机的效率与功率、做功的多少没有必然联系．

析 　汽油机做功的多少由牵引力的大小和汽车前进的距离的大小有关，与汽油机的效率无关，所以A不正确；汽油机做功的快慢是由汽油机的功率决定的，与汽油机的效率无关，故B不正确；汽油机做功的多少没有确定，其耗油量也不能确定，故C也是错误的．在D选项中，由W=Fs可知，两汽油机做的功相等，由于甲的效率高，故甲耗油少．

答 　选D

中考典题精析

考题1 　汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，其中在做功冲程中燃气对活塞做功，实现了___________能向___________能的转化．图15-11表示的是汽油机的________冲程(填冲程的名称)．

( 北京市东城区2004年中考题)

闯关点拨　 由汽油机汽缸示意图辨别冲程名称时，要根据两气门的关闭活塞的上下运动情况来确定，要判断是否是做功冲程可观察火花塞是否点火．

析　 在做功冲程中，将内能转化为机械能；从图中可以看出：进气门打开、排气门关闭，活塞由上往下运动，汽油和空气的混合物将进入汽缸，这是吸气冲程．

答 　内能　 机械能　 吸气

考题2 　一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图15-12所示，在此过程中

(1)轿车速度为多少km/h？合多少m/s？

(2)若轿车行驶过程中发动机的功率为40kW，则该车行驶中　

所受阻力多大？

(3)这段过程中轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多　

大？(q_汽油＝4.6×10⁷J/kg)(江苏省南通市2004年中考题)

闯关点拨　 这是一道力学与热学的综合试题，涉及了速度、平衡力、功、功率、热量、热值、效率等许多知识点．计算发动机的效率可根据热机的效率公式，W_有即为发动机牵引力对汽车所做的功，W_总等于汽油完全燃烧放出的热量．

解　 ⑴轿车的速度为90km/h

⑵由　 得：

因轿车匀速运动，受力平衡

所以阻力f=F=1600N

⑶汽油燃烧释放的热量为：

牵引力做功为：

∴发动机效率为：

智　 能　 训　 练

基础知识训练

(15)一架飞机作匀速直线运动，在5秒内飞行了1000米，求它的速度是多少米/秒？合多少千米/小时？

(16)爆破用的导火线的长度为0.8m，燃烧速度为2cm/s,某人点燃后以5m/s的速度跑开，他能否跑到距180m的安全区呢？

(17)一列长为200米的火车做匀速直线运动，整列火车通过1.8千米长的大桥所用的时间是100秒．那么，这列火车行驶的速度是多少米/秒？

(14) 甲乙两辆汽车在平值得公路上行使，为了反映两辆车的位置随时间的变化而变化的情况，某人拍摄了议长在同一底片上多次曝光的照片，如图3-6所示．已知每隔2秒曝光一次，两车的运动有什么不同？

(10)图3-3甲、乙两图表示游泳运动员比赛时比较运动快慢的两种方法，其中图甲表示某一时刻的情景，图乙表示在终点时的情景，则图甲表示　　　　　　　　　　　　 ，图乙表示　　　　　　　　　 　　　　．

假如运动员运动的时间和路程都不相同时，物理学中用_________来表示物体运动的快慢．

(11)公共汽车在平直公路上行驶，用固定于路边照相机连续两次拍照的时间间隔为2秒，车长为10米，如图3-4所示．由此可知，汽车行驶的平均速度约为　　 米/秒．

(12)小华的家到学校的距离是3.6千米，他骑自行车去上学所用的时间是12分钟，小华骑自行车去上学的速度为　　　　 米/秒，是　　　　 千米/时．

(13)由图3-5可知，甲乙物体做的是　　　　　 运动，且　　 的速度大．

27、如图14所示，用频闪拍照的方法可以研究物体的运动规律。请你根据图中提供的信息，完成下列空格：

　 (1)如图14乙所示，按照从左向右的方向，小车的运动是做　　　　　 (填“减速”、“加速”或“匀速”)运动。

　 (2)如果所拍摄的频闪照片是每隔0.02s拍摄一次，则这一小车运行的平均速度是　　　 m/s。(保留一位小数)

2008-2009学年度第一学期

26、图13为某同学拉着一盛水的器具在水平桌面上运动的瞬间所发生的现象示意图，对此现象有如下判断，请你对这些判断的对错用“×”或“√”判断出来。(每空1分)

　 (1)a图表示物体从运动变为静止　　　　　　　　　　 (　　 )

　(2)b图的运动情形说明力能改变物体的运动状态　　　 (　　 )

　(3)a图表明物体只有在运动时才具有惯性　　　　　　 (　　 )

　(4)b图表明盛水容器下的车子正在做减速运动　　　　 (　　 )

25、在水平桌面上铺上粗糙程度不同的材料(如毛巾、棉布、木板等)，让小车自斜面顶　 端从静止开始滑下，三次实验现象如下图12所示，比较小车沿水平面运动的距离。

请你观察实验现象思考后回答：

(1)为了得出科学结论，三次实验中应使小车运动到斜面底端时的速度　　　　 (选填“相等”或“不等”)，即小车应从斜面上的　　　　　　　　　 处释放。

(2)三次实验中，小车在水平面上受到摩擦力最大的是第　　　　 次，这说明小车受到摩擦力的大小与接触面的　　　　　　　　　 有关。

(3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑(即小车不受摩擦力)，则小车会在水平面上做__________运动。