熱機(jī)考點(diǎn)歸類

賈元真 祝蕊 富春竹

考點(diǎn)一：熱機(jī)的定義

例1 （2022·河南模擬）2021年6月17日，長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭搭載著神舟十二號(hào)載人飛船發(fā)射成功，如圖1是火箭發(fā)射時(shí)的情景。以火箭為參照物，該飛船是的。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（選填“屬于”或“不屬于”）熱機(jī)。火箭使用液氫作燃料，主要利用了液氫的優(yōu)點(diǎn)。

解析：熱機(jī)是利用燃料燃燒獲取內(nèi)能再通過(guò)做功的方式轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等都是熱機(jī)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)也是熱機(jī)的一種。

答案：靜止 屬于 熱值大

考點(diǎn)二：沖程的判斷

例2 某汽油機(jī)的四個(gè)沖程如下圖所示。在該汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，壓縮沖程結(jié)束后，下一個(gè)沖程是（）。

解析：四沖程汽油機(jī)或柴油機(jī)通過(guò)吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)進(jìn)行工作。根據(jù)示意圖，一般從三個(gè)方面進(jìn)行沖程的判斷：

（1）看氣門開閉狀態(tài)。若兩氣門“一開一閉”，則進(jìn)氣門打開的是“吸氣沖程”，排氣門打開的是“排氣沖程”;若兩氣門均關(guān)閉，則不是“壓縮沖程”就是“做功沖程”。（2）看活塞運(yùn)行方向。若兩氣門均關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)是“壓縮沖程”，向下運(yùn)動(dòng)是“做功沖程”。（3）看火花塞（汽油機(jī)）或噴油嘴（柴油機(jī)）的工作狀況。產(chǎn)生電火花或噴射霧狀柴油的是做功沖程。因此，A是壓縮沖程，B是做功沖程，C是排氣沖程，D是吸氣沖程。

答案：B

考點(diǎn)三：能量的轉(zhuǎn)化

例3 （2021·浙江·寧波）在如圖2所示的“汽油機(jī)模型”實(shí)驗(yàn)中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動(dòng)起電機(jī)，觀察到放電針?lè)烹姡腿紵?，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實(shí)驗(yàn)可模擬四沖程汽油機(jī)工作時(shí)的（）。

A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程

C. 做功沖程 D. 排氣沖程

解析：四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;做功沖程對(duì)外做功是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。當(dāng)放電針?lè)烹姇r(shí)，汽油燃燒，圓筒內(nèi)氣體的內(nèi)能增加，氣體對(duì)軟木塞做功，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能。因此該實(shí)驗(yàn)可模擬四沖程汽油機(jī)工作時(shí)的做功沖程。

答案：C

考點(diǎn)四：熱機(jī)的效率

例4 （2021·湖北· 荊門）目前正在我市進(jìn)行試驗(yàn)飛行的國(guó)產(chǎn)大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600裝有4臺(tái)國(guó)產(chǎn)WJ6渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，是國(guó)家為滿足森林滅火和水上救援的迫切需要，研制的大型特種用途民用飛機(jī)。飛機(jī)在空中滿載時(shí)的最大巡航速度為460 km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)巡航推力為5 × 104 N。

（1）AG600在高空所受的大氣壓強(qiáng)，比水面附近的大氣壓強(qiáng);為了執(zhí)行滅火任務(wù)，飛機(jī)停在水面吸水，隨著吸水量增加，它受到的浮力（選填“增大”“不變”或“減小”）。

（2）某次試飛中AG600以最大速度滿載巡航1 h，消耗燃油2 × 103 kg，燃油完全燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能為? J，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率為 ? ?? 。（燃油的熱值取4.6 × 107 J/kg）。

解析：熱機(jī)的效率計(jì)算方法：η = [W有Q放]。其中W有是一定時(shí)間內(nèi)熱機(jī)用來(lái)做有用功的那部分能量;Q放是相同時(shí)間內(nèi)燃料完全燃燒釋放的熱量。

燃油完全燃燒釋放的熱量Q放 = mq = 2 × 103 kg × 4.6 × 107 J/kg = 9.2 × 1010 J;AG600以最大速度滿載巡航1 h，由v = [st]得，飛機(jī)通過(guò)的路程s = vt = 460 km/h × 1 h = 460 km = 4.6 × 105 m;推力所做的功W有 = Fs = 5 × 104 N × 4.6 × 105 m = 2.3 × 1010 J;發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率η = [W有Q放] = [2.3 × 1010 J9.2 × 1010 J] = 0.25 = 25%。

答案：（1）小 增大 （2）9.2 × 1010 25%

（作者單位：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)）