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1、1第十四章第十四章 内能的利用内能的利用 14.1 热机热机1. 热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是（ ） A汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 D在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 2. 生活中常见的汽车和摩托车大多是采用四冲程汽油机来工作的四冲程汽油机在一个工 作循环中，下列说法不正确的是（ ） A对外做功一次B有两次能量转化 C曲轴转动两周D压缩冲程把内能转化为机械能 3. 从原理的发现到实际的应用，往
2、往要解决许多技术上的难题如图所示的 汽油机只有在做功冲程中燃气才给活塞一个动力，但汽油机却可以连续工作， 其中关键部件是（ ） A火花塞 B连杆 C曲轴和飞轮 D进气门和排气门 4. 热机是将_能转化成机械能的机器，如图所示是汽油机的_ 冲程美国大众科学杂志评出 20062007 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中的水请 你指出该“六冲程引擎”的一个优点：_ 5. 如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子
3、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 钮你观察到的现象是_图中情景演示的是“四冲 程”汽油机工作过程中的_冲程，这个情景中 _能转化为_能 【趣味链接趣味链接】 6. 如图所示为四缸发动机工作原理：内燃 机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲 轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞 轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功， 其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气 工作 【 【拓展延伸拓展延伸】 】 （1）发动机在做功冲程里，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 _能转化为_能 （2）有一台四缸发动机，其主要技术指
4、标如右表所示其中排量 等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下 止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上 下运动的距离（既冲程长）转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周 数 该发动机在 1 s 内做功_J，单缸排量 V=_L排 量2.0 L输出功率120 kW转 速6000 r/min2在每个做功冲程里，发动机做功 W=_J （3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为 W=p V，式中 p 表示燃气对活塞的压 强，则 p=_Pa（1 L=10-3 m3）第十四章第十四章 内能的利用内能的利用 14.1 热机热机 1.C 解析：汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷
5、油嘴，A 选项错误；柴油机吸入的只是空气， B 选项错误；进、排气门都关闭的是压缩冲程和做功冲程，C 选项正确；在柴油机的压缩 冲程，机械能转化为空气的内能，D 选项错误故选 C 2.D 解析：在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，对外 做功一次，选项 A 说法正确，不符合题意在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将 机械能转化为内能；在做功冲程中，将气体的内能转化为活塞的机械能故在一个工作循 环中有两次能量转化，选项 B 说法正确，不符合题意在汽油机的一个工作循环中，可以 完成四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，选项 C 说法正确，不符合题意在压缩冲 程中，活
6、塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能，选项 D 说法错误，符合题意故 选 D 3.C 解析：解决此题要知道内燃机的工作过程：在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动 两次，曲轴和飞轮转动两周，只有在做功冲程中使机车获得动力，其他三个冲程均为辅助 冲程，依靠惯性完成在汽油机的做功冲程中，燃气给活塞一个动力，汽油机的曲轴和飞 轮获得动能，虽然在其他冲程没有动力，但由于惯性汽油机可以连续工作；故选 C 4. 内 做功 提高热机效率（节能、环保） 解析：热机就是利用热来工作的，将内能转化为机械能；图中所示火花塞冒出电火花，活 塞向下运动，进气门和排气门关闭，是做功冲程；我们都知道热机在工作时产生了
7、大量的 热， “六冲程引擎”可以利用水将这些热量转化为水蒸气，再次利用起来，大大地提高了热机 的效率，节约了能源 5. 盒盖被弹飞，塑料盒口有白雾出现 做功 内 机械 解析：透明的塑料盒相当于一个气缸，塑料盒的盖相当于活塞，酒精在塑料盒内燃烧，产 生高温高压的燃气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水 蒸气液化成小水滴，此过程类似于内燃机中的做功冲程 6.思维点睛：（1）内 机械 （2）1.2105 0.5 600 （3）1.2106 解析：（1）发动机在做功冲程里，高温高压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转 化为机械能 （2）发动机在 1 s 内做功：W=Pt=1
8、20103 W1 s=1.2105 J 因为四缸总排量为 2.0 L，单缸排量：V=2.0 L/4=0.5 L 因为发动机在 1 s 内做功 1.2105 J，发动机有四个缸同时工作， 所以每个缸 1 s 内做功：W=1.2105 J/4=3104 J 又因为转速为 6000 r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周，做功一次， 所以 1s 内做功 50 次，每个做功冲程做功：W=3104 J/50=600 J（3）因为 W=pV，V=0.5 L=0.510-3 m3， 所以燃气对活塞的压强：p= W/ V=600 J/0.510-3 m3=1.2106 Pa314.2 热机的效率热机的
9、效率 1. 日常生活中，我们使用了干木柴、煤炭、液化石油气、天然气、酒精等多种燃料。关于 燃料的热值，下列说法中属于正确理解的是（ ） A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B燃料的热值跟燃料的质量成正比 C容易燃烧的燃料热值一定大 D就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的 热量无关 2. 载重大汽车使用的一般是柴油机，而小汽车使用的一般是汽油机，这是因为柴油机的效 率比汽油机高。柴油机的效率高是由于（ ） A柴油的热值比汽油的热值大 B柴油的比热容比汽油的比热容大 C柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高 D柴油的密度比汽油的密度大 3. 上海大众
10、汽车有限公司正推出氢燃料电池轿车，用氢气作燃料是利用氢气的_ 大的优点在标准大气压下，若氢气灶的热效率为 80%，则 3 kg 氢气完全燃烧放出的热 量可将_kg 的水从 20加热到沸腾已知氢气的热值为 1.4108J/kg，水的比热 容为 4.2103 J/（kg） 4. 一台单缸四冲程汽油机，做功冲程中将_能转化为_能以汽油为燃料 的某品牌小汽车行驶 100 km 发动机牵引力所做的功为 1.15108 J，消耗汽油 10 kg，小汽 车发动机的效率为_（汽油的热值 q汽油=4.6107 J/kg） 5. 小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，他用一个脸盆装 6 kg 的水，水面的
11、表面积为 0.1 m2，经太阳垂直照射 15 min，温度升高了 5，则水吸收的热量为 _J，这部分热量是由_能转化来的；若地表植物接收太阳能的能力与水相 同，则每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为_J；若绿色植物在光合作用下每吸 收 1103 J 的太阳能可以放出 0.05 L 的氧气，那么，100 m2绿地每秒可以放出 _L 的氧气 6. 近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽油，乙醇汽油是由 10%体积的乙醇与 90% 体积的汽油混合而成已知乙醇的热值为 2.4107 J/L，汽油的热值为 3.3107 J/L设混合 后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少？（解答要求：写出依据的主要公式
12、，有数 据代入，答案中必须明确写出数值和单位） 【趣味链接趣味链接】 液化石油气， （Liquefied Petroleum Gas，简称 LPG） ，石油产品之一，为无色气体或 黄棕色油状液体，是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。一种强烈的气味 剂乙硫醇被加入液化石油气，这样石油气的泄漏会很容易被发觉。液化石油气主要用作石 油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。 液化石油气在 1910 年由沃尔特史内林博士首次生产出来，1912 年出现了第一个商业产品。4液化石油气的热值高达 4.6107 J/kg，一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气
13、与 价格低廉、热值仅为 2.9107 J/kg 的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户某市质监局对某 液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为 100 kg、初始温度为 31的水装入容 器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至 100恰好沸腾，瓶内燃气消耗了 0.84 kg通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的 75% 【 【拓宽延伸拓宽延伸】 】 （1）瓶内燃气的热值是多少？ （2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？ 14.2 热机的效率热机的效率 1.D 解析：燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关， A、B、C 不符合题意，D 正
14、确故选 D 2.C 解析：柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，是 因为柴油机在压缩冲程压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化 成的有用功更多故选 C 3. 热值 1000 4. 内 机械 25% 5. 1.26105 太阳 1.4102 7 解析：（1）Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）6 kg5=1.26105 J； 这些能量是由于光照得到的，因此是太阳能转化而来的（2）每平方米水面 1 s 吸收的太阳能，51.26 10 JQ1400J0.1 15 60 吸由题知，地表植物接收太阳能的能力与水相等，所以每平方米绿色植物每秒接收的太
15、阳能 为 1400 J （3）100 m2绿地每秒吸收的热量：Q=1001400 J=1.4105 J， 因为绿色植物在光合作用下每吸收 1103 J 的太阳能可以放出 0.05 L 的氧气，则 100 m2绿地每秒可以放出氧气的体积：531.4 10 JV0.05L7L10 J6.设乙醇汽油的体积为 V，由于混合后总体积不变，根据 Q=qv 得， 汽油完全燃烧放出的热量：Q汽油=V90%q汽油=0.9Vq汽油， 乙醇完全燃烧放出的热量：Q乙醇=V10%q乙醇=0.1Vq乙醇， 所以，乙醇汽油的热值为： 77 7QQ0.9 V 3.3 10 J / L0.1 V2.4 10 J / Lq3.21 10 J / LVV乙醇汽油答：乙醇汽油的热值为 3.21107 J/L 思维点睛：（1）水吸收的热量为：Q吸=cm（t-t0）=4.2103 J/（kg）100 kg （100-31）=2.898107 J；燃气燃烧放出的热量为：；7 7Q2.898 10 JQ3.864 1
