12.4 热机（讲义）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机”核心知识点，系统梳理热机能量转化、燃料热值、热机效率及社会影响。从热机定义与种类切入，解析内燃机四冲程工作原理，明确热值概念及计算，阐述热机效率定义、影响因素与提高途径，最终关联热机对社会发展的作用与环境问题，构建完整学习支架。 该资料特色在于结合跨学科实践（如简易汽轮机装置）和生活实例（火锅、走马灯）设计“随学随练”，培养科学探究与科学思维。题型分基础、素养、迁移创新层次，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺，热机与社会发展部分渗透科学态度与责任，助力全面提升核心素养。

第十二章 内能及其应用 第4节 热机 课标要点 1.了解热机工作时的能量转化； 2.认识燃料热值，会简单热量计算； 3.知道提高热机效率途径； 4.辩证认识热机对社会发展的作用与带来的环境问题。 学习重难点 重点：热机能量转化、热值概念、热机效率定义与计算。 难点：区分有效利用能量与燃料完全燃烧放出总能量，辨析热值是燃料固有特性。 知识点 热机 1. 热机： 定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。 热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等 2. 内燃机： 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。 随学随练跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧时，内能转化为化学能 B．管口喷出的“白气”是水蒸气 C．蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D．蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧时，将酒精储存的化学能转化为内能，故A错误； B．水蒸气是肉眼不可见的气体，管口喷出的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故B错误； C．蒸汽喷出时推动风车转动，将蒸汽的内能转化为风车的机械能，故C正确； D．能量转化过程中不可避免存在能量损耗，如内能散失、克服摩擦消耗能量等，蒸汽的内能不可以全部转化为风车的机械能，故D错误。 故选 C。 知识点 燃料的热值（重点） 4. 热值 燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。 （1）定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。 单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。 热值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、是否完全燃烧等无关。 （2）公式： ①Q＝qm m= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每千克（J/kg）；m—燃料质量—千克（kg）。 ②Q＝qV V= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每立方米（J/m3）；V—燃料体积—立方米（m3）。 （3）物理意义： 酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。 煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。 随学随练（多选）下列关于热学知识，说法正确的是（　　） A．红墨水同时滴入冷水和热水中，红墨水在热水中扩散得快 B．5kg水的比热容和3kg水的比热容一样大 C．燃料完全燃烧时的热值比不完全燃烧时的热值大 D．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 【答案】AB 【详解】A．扩散的快慢跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，因此滴入热水中的红墨水比滴入冷水中的墨水扩散的快，故A正确； B．物质的比热容只与物质的种类、状态有关，与质量无关，因此5kg水的比热容和3kg水的比热容一样大，故B正确； C．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故C错误； D．燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料完全燃烧，放出的热量不一定多，故D错误。 故选AB。 知识点 热机的效率（难点） 1.影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。 2.有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。 3.热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。 4. 公式： Q总= Q有用= Q总η 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。 5.热机能量损失的主要途径：废气、散热损失、机器损失。 6.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 （3）在热机的各种能量损失中，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。 7.常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45% 内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。 随学随练火锅是大家都爱吃的美食，有一种火锅炉使用酒精作为燃料，如图所示。 (1)锅内装有2kg的水，将这些水由20℃加热至沸腾（气压为一个标准大气压），水吸收多少热量？（已知C水=4.2×103J/（kg。℃）） (2)若这些热量由40g酒精完全燃烧提供，则该火锅炉的效率是多少？（酒精的热值为） (3)小红想提高酒精火锅炉的热效率，请你结合所学知识给她提供一条建议？ 【答案】(1) (2) (3)见解析 【详解】（1）在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量为 （2）酒精质量 酒精完全燃烧放出的热量 火锅炉的效率为 （3）提高酒精火锅炉的热效率，主要是为了减少热量的损失。给火锅加盖可以减少水由于蒸发而散失的热量；加上挡风板可以减少火焰周围空气流动带走的热量，使火焰更集中地加热锅底；保证充足的氧气供应可以使酒精燃烧更充分，从而提高燃料的利用率。这些措施都能有效提高热效率。 知识点 热机与社会发展 1.有利方面 热机推动交通运输、工业发展，极大提升生产力，方便生产生活。 2.带来的环境问题 燃料燃烧排放二氧化硫、氮氧化物，形成酸雨； 排放二氧化碳，加剧温室效应； 产生烟尘，造成大气污染； 运转产生噪声污染。 随学随练《齐民要术》中对醋的制作工艺有记载：“作大豆千岁苦酒（醋）法：用大豆一斗，熟汰之，渍令泽炊。暴极燥，以酒醅灌之。任性多少，以此为率。”蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序，如图所示是将大豆进行蒸煮的过程，下列说法正确的是（　　） A．煮大豆是通过热传递的方式增加内能 B．用火种引燃木柴的过程与钻木取火的原理相同 C．灶里木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能 D．将木柴架空一些火能燃烧更旺，是提高了木柴的热值 【答案】A 【详解】A．煮大豆时，大豆从水中吸收热量，温度升高，内能增加，这是通过热传递的方式实现的，故A正确； B．用火种引燃木柴的过程是通过热传递的方式改变物体的内能，钻木取火是通过做功的方式将机械能转化为内能，使物体温度升高达到木材的着火点而燃烧，二者原理不同，故B错误； C．木柴燃烧过程中，木材中的有机物与氧气发生化学反应，释放出能量，主要是将化学能转化为内能，同时也有少量转化为光能等其他形式的能，故C错误； D．将木柴架空一些，火能燃烧更旺，是因为增大了木柴与空气的接触面积，使氧气与木柴接触更充分，燃烧更完全，但木柴的热值是其本身的一种属性，热值大小只与燃料种类有关，大小不会因燃烧情况的改变而改变，故D错误。 故选A。 题型 热机 汽油机和柴油机的比较： （1）汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。 （2）汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。 （3）汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。 （4）柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。 （5）汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。 活学活用如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B不符合题意； C．图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 题型 燃料的热值 活学活用下列关于热值和热机效率的说法中正确的是（　　） A．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 B．通过减小摩擦，可以增大热机效率 C．燃料燃烧时内能转化为化学能 D．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 【答案】B 【详解】A．热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，A 中未强调 “完全燃烧”，故A错误； B．减小摩擦可以减少额外功，能转化出更多有用功，根据热机效率 ，额外功减少，热机效率增大，故B正确； C．燃料燃烧时是化学能转化为内能，故C错误； D．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，故D错误。 故选B。 题型 热机的效率 活学活用（多选）我国新能源汽车研发技术日益完善。某新能源汽车以100km/h的车速匀速直线行驶了1h，行驶过程中所受阻力大小恒为900N。同等情况下，内燃机汽车需消耗汽油6kg，汽油热值。下列说法正确的是（　　） A．汽车匀速直线行驶时，牵引力大于阻力 B．汽车发动机常用水来做冷却剂，这是因为水的比热容较大的缘故 C．该新能源汽车1h内牵引力所做的功为 D．6kg汽油完全燃烧放出的热量为 【答案】BC 【详解】A．汽车匀速直线行驶时处于平衡状态，受力平衡，牵引力大小等于阻力大小，故A错误； B．水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，冷却效果更好，因此汽车发动机常用水做冷却剂，故B正确； C．汽车1h行驶的路程 汽车匀速直线行驶，牵引力等于阻力 牵引力所做的功，故C正确； D．6kg汽油完全燃烧放出的热量，故D错误。 故选BC。 题型 热机与社会发展 活学活用为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（    ） A．图示活塞向下运动，该冲程为吸气冲程 B．图示为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 【答案】D 【详解】A．由图可见，汽缸上方火花塞点火后燃气膨胀推动活塞向下运动，这是做功冲程，而非吸气冲程，故A错误； B．做功冲程时，燃气的内能转化为活塞的机械能，而非活塞的机械能转化为燃气的内能，故B错误； C．任何热机都不可能将燃料的能量全部转化为有用机械能，效率达不到100%，故C错误； D．根据物理知识可知，发动机碳排放减少，更利于节能和环境保护，故D正确。 故选 D。 基础通关 1．（多选）下列说法正确的是（     ） A．汽油机的做功冲程主要是将内能转化为机械能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．运动的物体具有机械能，而不具有内能 D．用热水袋暖手，手的温度升高，是通过热传递的方式改变手的内能 【答案】AD 【详解】A．汽油机做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，根据公式，燃料完全燃烧放出的热量多少还与燃料质量有关，并非放出热量越多热值越大，故B错误； C．内能是物体内所有分子热运动动能和分子势能的总和，一切物体在任何状态下都具有内能，运动的物体既有机械能也有内能，故C错误； D．用热水袋暖手，是通过热传递的方式将热水袋的内能转移到手上，使手的温度升高、内能增加，故D正确。 故选AD。 2．如图所示，传承百年的昌平阳坊涮肉，采用传统的铜锅炭火清汤涮食，味道鲜美，是北京著名美食。下列说法正确的是（     ） A．木炭燃烧过程中，其热值逐渐减小 B．闻到浓郁的香气，说明分子在不停地运动 C．汤的温度越高，其所含有的热量越多 D．汤逐渐变凉的过程，其内能逐渐消失 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的固有特性，只和燃料种类有关，与燃烧过程、质量无关，木炭燃烧时热值保持不变，故A错误； B．闻到涮肉香气是扩散现象，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，故B正确； C．热量是过程量，不能说物体“含有热量”，故C错误； D．汤变凉时，温度降低，内能减小，内能只是转移到周围环境中，不会凭空消失，故D错误。 故选B。 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．液体很难被压缩，是由于液体分子间存在引力 B．汽油机的做功冲程主要是将机械能转化为内能 C．将红墨水滴入水中后，会逐渐散开，此现象是扩散现象 D．沿海地区比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大 【答案】CD 【详解】A．液体很难被压缩，是因为分子间存在斥力，不是引力，故A错误； B．汽油机的做功冲程是燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，压缩冲程才是机械能转化为内能，故B错误； C．红墨水滴入水中后逐渐散开，是不同物质的分子彼此进入对方的现象，属于扩散现象，故C正确； D．水的比热容比砂石大，根据公式，相同质量的水和砂石吸放相同热量时，水的温度变化更小，因此沿海地区（水多）比内陆地区昼夜温差更小，故D正确。 故选CD。 4．下列说法正确的是（　　） A．汽油机的做功冲程主要是将内能转化为机械能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．铁块很难被压缩，说明分子间只存在斥力 D．物体吸收热量，温度一定升高 【答案】A 【详解】A．汽油机的做功冲程，缸内气体对外做功，将内能转化为机械能，故A正确； B．热值是物质自身的一种性质，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故B错误； C．铁块很难被压缩，说明分子间存在斥力，分子间引力和斥力是同时存在的，故C错误； D．物体吸收热量，温度不一定升高，如液体沸腾时吸热但温度保持沸点不变，故D错误。 故选A。 5．下列说法中正确的是（　　） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．物体的温度不变，它的内能一定不变 C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量 D．一杯冰水混合物的温度是时，它没有内能 【答案】C 【详解】A．燃料完全燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量有关，质量未知，热值大的燃料完全燃烧放出的热量不一定多，故A错误； B．晶体熔化时，物体不断吸热，其内能增大，温度不变，故B错误； C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确； D．一切物体都具有内能，故D错误。 故选C。 素养提升 6．下列说法正确的是（　　） A．铜块很难被拉伸，说明固体分子间只存在引力 B．固体之间也可以发生扩散现象 C．汽油机的做功冲程中，燃气对外做功，将机械能转化为内能 D．内燃机工作时，燃料热值越大，内燃机的机械效率越高 【答案】B 【详解】A．分子间同时存在引力和斥力，铜块很难被拉伸，说明固体分子间存在引力，故A错误； B．扩散现象是分子无规则运动的体现，固体之间也可以发生扩散现象，例如长期堆放煤的墙角会变黑，故B正确； C．汽油机的做功冲程中，燃气对外做功，是将内能转化为机械能，故C错误； D．内燃机的机械效率是指内燃机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，其大小与燃料的热值大小无直接关系，故D错误。 故选B。 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．水和酒精吸收相等的热量，酒精升高的温度更多 B．酒精灯中的酒精用掉一半后，剩余酒精的热值不变 C．冬天长期置于室外的铁块和木块，铁块的温度一定更低 D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大 【答案】BD 【详解】A．根据热量计算公式，可得，当水和酒精吸收热量相等时，升高的温度还与质量有关，题目未说明二者质量相等，无法判断酒精升高的温度更多，故A错误； B．热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关，与质量无关，酒精灯中的酒精用掉一半后，种类不变，剩余酒精的热值不变，故B正确； C．冬天长期置于室外的铁块和木块，会与周围环境达到热平衡，温度等于环境温度，因此二者温度相同，故C错误； D．由可知，相同质量的水和砂石，吸收或放出相同热量时，水的比热容大于砂石的比热容，水的温度变化更小，沿海地区水多、砂石少，所以昼夜温差比内陆地区小，故D正确。 故选BD。 8．图中所示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时将内能转化为化学能 B．蜡烛燃烧加热空气是通过做功改变物体内能 C．蜡烛燃烧产生的能量全部转化为纸片小人的机械能 D．热空气驱动扇叶转动过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧是将化学能转化为内能，而不是内能转化为化学能，故A错误； B．蜡烛燃烧加热空气是通过热传递改变物体内能，并非做功，故B错误； C．蜡烛燃烧产生的能量一部分转化为空气的内能，一部分转化为机械能，并不是全部转化为纸片小人的机械能，故C错误； D．热空气驱动扇叶转动是将内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，二者能量转化相似，故D正确。 故选D。 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动 B．物体的温度越高，它含有的热量越多 C．燃料完全燃烧放出的热量越多，它的热值越大 D．沿海地区的昼夜温差较小的原因之一是海水的比热容较大 【答案】AD 【详解】A．扩散是相互接触的两种物质彼此进入对方的现象，扩散现象表明，物质的分子都在不停地做无规则运动，故A正确； B．热量是过程量，不能说物体含有的热量的多少，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料完全燃烧放出的热量的多少无关，故C错误； D．沿海地区水多，因为水的比热容较大，白天水吸收热量温度升高慢，夜晚放出热量温度降低慢，昼夜温差小，故D正确。 故选AD。 10．我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，轻吹艾绒就有火苗产生。关于取火的整个过程，下列说法正确的是（　　） A．推杆压缩气体做功，气体的内能减小 B．艾绒被点燃是由于推杆直接对艾绒做功的结果 C．推杆的部分机械能转化为筒内气体的内能 D．其能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 【答案】C 【详解】ABC．向内猛推推杆，推杆对套筒内的空气做功，推杆的机械能转化为套筒内空气的内能，套筒内空气内能增大，空气内能将热量传递给艾绒，艾绒的内能增大，温度升高，达到燃点后，艾绒被点燃，故AB错误，C正确； D．该过程的能量转化是机械能转化为内能，这与汽油机的压缩冲程相同，故D错误。 故选C。 迁移创新 11．某小组围绕热机开展了一系列探究。通过实验模拟热机的基本工作原理，如图甲，在试管内装些水，用软木塞塞住管口，将水加热一段时间后，软木塞被水蒸气推出。分析了汽油机的某个冲程，如图乙。为定量理解热机的效率，调研了某汽车汽油机的能量流向图，如图丙。下列说法正确的是（　　） A．若酒精灯的酒精燃烧不充分，酒精的热值变小 B．由图丙可得该汽车汽油机的效率为 C．图甲试管中水内能的增加，主要是通过做功的方式实现的 D．图甲软木塞从管口冲出过程的能量转化与图乙所示热机冲程是一致的 【答案】B 【详解】A．热值是燃料本身的一种物理性质，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故A错误； B．热机的效率是指有用机械能占燃料完全燃烧释放总能量的比例。根据图丙，有用机械能的比例为，故B正确； C．图甲中，试管中的水从酒精灯吸收热量，导致温度升高，内能增加。这是通过热传递的方式改变了水的内能，而不是通过做功，故C错误； D．图甲中软木塞被冲出的过程，是试管内水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。图乙中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，火花塞未点火，这是汽油机的压缩冲程，此过程将活塞运动的机械能转化为燃气的内能，即两个过程的能量转化形式是不一致的，故D错误。 故选 B。 12．（多选）下列说法正确的是（　　） A．的冰没有内能 B．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关 C．汽油机的压缩冲程中，活塞对气体做功，活塞的内能减少，气体的内能增加 D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是砂石的比热容比水的比热容小 【答案】BD 【详解】A．内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，一切物体在任何温度下都具有内能，因此0℃的冰也有内能，故A错误； B．不同的物质，在相互接触时彼此进入对方的现象是扩散现象，扩散的快慢跟温度有关，温度越高，扩散越快；滴入热水中的墨水比滴入冷水中的墨水扩散得快，说明温度越高，分子运动越剧烈，故B正确； C．汽油机在压缩冲程中，活塞对气体做功，活塞的机械能转化为气体的内能，气体内能增加，温度升高，活塞的内能也增加，故C错误； D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，原因是内陆地区多砂石，沿海地区多水，砂石的比热容比水的比热容小，白天吸收相同热量时，内陆温度上升的快，夜晚放出相同热量时，内陆温度降低得也快，故内陆地区昼夜温差大，故D正确。 故选BD。 13．如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住管口，用酒精灯加热试管使水沸腾一段时间后，水蒸气会把软木塞从管口顶开，管口出现白雾。下列说法正确的是（　　） A．试管口出现的白雾是水蒸气 B．试管中的水温度升高的过程，是用做功的方法改变水的内能 C．软木塞被水蒸气顶开的过程，水蒸气的内能全部转化为木塞的动能 D．软木塞被水蒸气顶开的过程和内燃机的做功冲程，都是把内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．试管口出现的白雾是水蒸气遇冷液化成的水珠，故A错误； B．试管中的水温度升高的过程，水吸收热量，内能增大，是用热传递的方法改变水的内能，故B错误； C．软木塞被水蒸气顶开的过程，水蒸气的内能部分转化为木塞的动能，部分散失在空气中，部分用于克服木塞的摩擦力做功，故C错误； D．软木塞被水蒸气顶开的过程和内燃机的做功冲程的能量转化相同，都是把内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 14．小洪同学看到爸爸开汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，此时发动机一个汽缸的相关数据正确的是（　　） A．曲轴转速为每分钟3周 B．每分钟的冲程数为3000个 C．每秒钟排气冲程数为1500个 D．每秒钟对外做功数为25次 【答案】D 【详解】A．由转速表可知，其示数为3000r/min，这表示曲轴每分钟转动3000周，故A错误； B．四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动2周，那么曲轴每分钟转动3000周时，每分钟完成的工作循环数为个，每个工作循环有4个冲程，所以每分钟的冲程数为个，故B错误； C．每分钟完成的工作循环数为个，每秒钟排气冲程数为个，故C错误； D．一个工作循环对外做功1次，每分钟完成的工作循环为1500个，所以每秒钟完成个工作循环，所以每秒钟对外做功数为25次，故D正确。 故选D。 15．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 【答案】C 【详解】题中四个图所代表的冲程： 图甲：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 图乙：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。 图丙：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。 图丁：进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程。 A．汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气、压缩、做功、排气。对应图中的顺序为乙、甲、丁、丙。故A错误； B．汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合物，而不是纯汽油。故B错误； C．在四冲程内燃机中，飞轮转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次。若汽油机每秒做功10次，则飞轮每秒转动次数为 则飞轮的转速为 故C正确； D．图丁是做功冲程，此过程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，而不是将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 内能及其应用 第4节 热机 课标要点 1.了解热机工作时的能量转化； 2.认识燃料热值，会简单热量计算； 3.知道提高热机效率途径； 4.辩证认识热机对社会发展的作用与带来的环境问题。 学习重难点 重点：热机能量转化、热值概念、热机效率定义与计算。 难点：区分有效利用能量与燃料完全燃烧放出总能量，辨析热值是燃料固有特性。 知识点 热机 1. 热机： 定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。 热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等 2. 内燃机： 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。 随学随练跨学科实践小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热至沸腾，而后，蒸汽从管口喷出使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧时，内能转化为化学能 B．管口喷出的“白气”是水蒸气 C．蒸汽被喷出时，内能转化为机械能 D．蒸汽的内能可以全部转化为风车的机械能 知识点 燃料的热值（重点） 4. 热值 燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。 （1）定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。 单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。 热值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、是否完全燃烧等无关。 （2）公式： ①Q＝qm m= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每千克（J/kg）；m—燃料质量—千克（kg）。 ②Q＝qV V= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每立方米（J/m3）；V—燃料体积—立方米（m3）。 （3）物理意义： 酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。 煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。 随学随练（多选）下列关于热学知识，说法正确的是（　　） A．红墨水同时滴入冷水和热水中，红墨水在热水中扩散得快 B．5kg水的比热容和3kg水的比热容一样大 C．燃料完全燃烧时的热值比不完全燃烧时的热值大 D．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 知识点 热机的效率（难点） 1.影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。 2.有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。 3.热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。 4. 公式： Q总= Q有用= Q总η 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。 5.热机能量损失的主要途径：废气、散热损失、机器损失。 6.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 （3）在热机的各种能量损失中，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。 7.常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45% 内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。 随学随练火锅是大家都爱吃的美食，有一种火锅炉使用酒精作为燃料，如图所示。 (1)锅内装有2kg的水，将这些水由20℃加热至沸腾（气压为一个标准大气压），水吸收多少热量？（已知C水=4.2×103J/（kg。℃）） (2)若这些热量由40g酒精完全燃烧提供，则该火锅炉的效率是多少？（酒精的热值为） (3)小红想提高酒精火锅炉的热效率，请你结合所学知识给她提供一条建议？ 知识点 热机与社会发展 1.有利方面 热机推动交通运输、工业发展，极大提升生产力，方便生产生活。 2.带来的环境问题 燃料燃烧排放二氧化硫、氮氧化物，形成酸雨； 排放二氧化碳，加剧温室效应； 产生烟尘，造成大气污染； 运转产生噪声污染。 随学随练《齐民要术》中对醋的制作工艺有记载：“作大豆千岁苦酒（醋）法：用大豆一斗，熟汰之，渍令泽炊。暴极燥，以酒醅灌之。任性多少，以此为率。”蒸煮是酿醋过程中的一个重要工序，如图所示是将大豆进行蒸煮的过程，下列说法正确的是（　　） A．煮大豆是通过热传递的方式增加内能 B．用火种引燃木柴的过程与钻木取火的原理相同 C．灶里木柴燃烧的过程，将内能转化成了化学能 D．将木柴架空一些火能燃烧更旺，是提高了木柴的热值 题型 热机 汽油机和柴油机的比较： （1）汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。 （2）汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。 （3）汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。 （4）柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。 （5）汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。 活学活用如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 题型 燃料的热值 活学活用下列关于热值和热机效率的说法中正确的是（　　） A．燃烧1kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 B．通过减小摩擦，可以增大热机效率 C．燃料燃烧时内能转化为化学能 D．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 题型 热机的效率 活学活用（多选）我国新能源汽车研发技术日益完善。某新能源汽车以100km/h的车速匀速直线行驶了1h，行驶过程中所受阻力大小恒为900N。同等情况下，内燃机汽车需消耗汽油6kg，汽油热值。下列说法正确的是（　　） A．汽车匀速直线行驶时，牵引力大于阻力 B．汽车发动机常用水来做冷却剂，这是因为水的比热容较大的缘故 C．该新能源汽车1h内牵引力所做的功为 D．6kg汽油完全燃烧放出的热量为 题型 热机与社会发展 活学活用为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（    ） A．图示活塞向下运动，该冲程为吸气冲程 B．图示为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 基础通关 1．（多选）下列说法正确的是（     ） A．汽油机的做功冲程主要是将内能转化为机械能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．运动的物体具有机械能，而不具有内能 D．用热水袋暖手，手的温度升高，是通过热传递的方式改变手的内能 2．如图所示，传承百年的昌平阳坊涮肉，采用传统的铜锅炭火清汤涮食，味道鲜美，是北京著名美食。下列说法正确的是（     ） A．木炭燃烧过程中，其热值逐渐减小 B．闻到浓郁的香气，说明分子在不停地运动 C．汤的温度越高，其所含有的热量越多 D．汤逐渐变凉的过程，其内能逐渐消失 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．液体很难被压缩，是由于液体分子间存在引力 B．汽油机的做功冲程主要是将机械能转化为内能 C．将红墨水滴入水中后，会逐渐散开，此现象是扩散现象 D．沿海地区比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大 4．下列说法正确的是（　　） A．汽油机的做功冲程主要是将内能转化为机械能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．铁块很难被压缩，说明分子间只存在斥力 D．物体吸收热量，温度一定升高 5．下列说法中正确的是（　　） A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．物体的温度不变，它的内能一定不变 C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量 D．一杯冰水混合物的温度是时，它没有内能 素养提升 6．下列说法正确的是（　　） A．铜块很难被拉伸，说明固体分子间只存在引力 B．固体之间也可以发生扩散现象 C．汽油机的做功冲程中，燃气对外做功，将机械能转化为内能 D．内燃机工作时，燃料热值越大，内燃机的机械效率越高 7．（多选）下列说法正确的是（　　） A．水和酒精吸收相等的热量，酒精升高的温度更多 B．酒精灯中的酒精用掉一半后，剩余酒精的热值不变 C．冬天长期置于室外的铁块和木块，铁块的温度一定更低 D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大 8．图中所示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时将内能转化为化学能 B．蜡烛燃烧加热空气是通过做功改变物体内能 C．蜡烛燃烧产生的能量全部转化为纸片小人的机械能 D．热空气驱动扇叶转动过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动 B．物体的温度越高，它含有的热量越多 C．燃料完全燃烧放出的热量越多，它的热值越大 D．沿海地区的昼夜温差较小的原因之一是海水的比热容较大 10．我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，轻吹艾绒就有火苗产生。关于取火的整个过程，下列说法正确的是（　　） A．推杆压缩气体做功，气体的内能减小 B．艾绒被点燃是由于推杆直接对艾绒做功的结果 C．推杆的部分机械能转化为筒内气体的内能 D．其能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 迁移创新 11．某小组围绕热机开展了一系列探究。通过实验模拟热机的基本工作原理，如图甲，在试管内装些水，用软木塞塞住管口，将水加热一段时间后，软木塞被水蒸气推出。分析了汽油机的某个冲程，如图乙。为定量理解热机的效率，调研了某汽车汽油机的能量流向图，如图丙。下列说法正确的是（　　） A．若酒精灯的酒精燃烧不充分，酒精的热值变小 B．由图丙可得该汽车汽油机的效率为 C．图甲试管中水内能的增加，主要是通过做功的方式实现的 D．图甲软木塞从管口冲出过程的能量转化与图乙所示热机冲程是一致的 12．（多选）下列说法正确的是（　　） A．的冰没有内能 B．冷水中的墨水比热水中的墨水扩散得慢，表明扩散快慢跟温度有关 C．汽油机的压缩冲程中，活塞对气体做功，活塞的内能减少，气体的内能增加 D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是砂石的比热容比水的比热容小 13．如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住管口，用酒精灯加热试管使水沸腾一段时间后，水蒸气会把软木塞从管口顶开，管口出现白雾。下列说法正确的是（　　） A．试管口出现的白雾是水蒸气 B．试管中的水温度升高的过程，是用做功的方法改变水的内能 C．软木塞被水蒸气顶开的过程，水蒸气的内能全部转化为木塞的动能 D．软木塞被水蒸气顶开的过程和内燃机的做功冲程，都是把内能转化为机械能 14．小洪同学看到爸爸开汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，此时发动机一个汽缸的相关数据正确的是（　　） A．曲轴转速为每分钟3周 B．每分钟的冲程数为3000个 C．每秒钟排气冲程数为1500个 D．每秒钟对外做功数为25次 15．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $