第14章 内能的利用知识归纳.docx
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第14章内能的利用知识归纳
第十四章内能的利用(知识讲练)
【知识网络】
【考点突破】
考点一、内能的利用方式
〖考点精讲〗
一、内能的获得:
通过燃料的燃烧,将燃料内部的化学能转化为内能。
二、内能的利用方式:
⑴利用内能来加热;从能的角度看,这是内能的转移过程。
(如煮饭烧菜);
⑵利用内能来做功;从能的角度看,这是内能转化为机械能(如各种热机)
〖考点训练〗
1、内能的两个重要应用是,.冬天用热水袋、暖气片、火炉取暖是利用内能,汽油机、火箭等是利用内能.
2、如图15—6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.
图15—6
3、如图所示实验或事例,属于内能转化为机械能的是
考点二、热机
〖考点精讲〗
1、定义:
利用燃料的燃烧来做功的装置叫热机,内能转化为机械能
2、整个能量转化过程:
化学能转化为内能,内能又再转化为机械能。
3、种类:
蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。
〖考点训练〗
1.热机是将能转化为能的机械。
2、热机的种类很多,例如、、、。
考点三、内燃机
〖考点精讲〗
1、定义:
燃料直接在发动机汽缸内产生动力产生动力的热机,叫做内燃机
__汽油机___,以___汽油___为燃料
__柴油机___,以___柴油___为燃料
3、冲程:
活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程
4、四个冲程:
多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作,一个工作循环,曲轴和飞轮转动2周,活塞往复2次,对外做功1次。
〖考点训练〗
在这四个阶段,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,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。
另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、比较汽油机和柴油机的异同
汽油机
柴油机
不
同
点
构造
顶部有一个火花塞
顶部有一个喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体_
吸入空气
做功冲程
火花塞点火
喷油嘴喷出雾状柴油
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
一个工作循环,活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历4个冲程,做功1次;靠外力启动
〖考点训练〗
1.内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成,内燃机中,将机械能转化为内能的是_______冲程,将内能转化为机械能的是_______冲程.
2、汽油机是在气缸内燃烧______,生成高温高压的燃气,使燃气推动______而做功的。
3、汽油机工作的四个冲程中,只有做功冲程是______对______做功,其它三个冲程要靠_____来完成。
4、四冲程内燃机汽缸在工作过程中,其中冲程是机械能转化为内能,而冲程是内能转化为机械能,这种内燃机在一个工作循环中火塞往复次,曲轴转动周。
5、从能的转化的观点看热机是一种____的机器.转速为3000转/分的四冲程内燃机,每分钟有___次做功冲程,若一次做功为700焦,则此内燃机的功率为___千瓦.
7、在试管里装一些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把木塞冲开,水蒸气膨胀时对软木塞_,消耗了水蒸的一部分_能,转化为软木塞的_能。
8、汽油机工作时,如果一秒钟完成10个“四冲程”,那么每秒钟曲轴转动的周数和对外做功的次数()(A)10周、10次(B)20周、10次(C)10周、20次(D)20周、20次
9、一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min,则柴油机1s内( )
A、完成20个冲程,做功20次 B、完成40个冲程,做功40次
C、完成40个冲程,做功10次 D、完成20个冲程,做功10次
10、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C.做功冲程 D.排气冲程
11、我们知道:
多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的.关于压缩冲程的作用,下列说法正确的是 ( )
A.将废气排出缸外 B.完成对外做功
C.吸进汽油和空气的混合物 D.压缩燃料和空气的混合物
12、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,下图16.4-1中表示做功冲程的是()
A 甲 B 乙 C 丙 D丁
13.汽油机的一个工作循环由四个冲程组成,其中在压缩冲程中,气体的温度升高,是通过 方式增加内能的。
为了降低汽缸体的温度,汽缸外有一个水箱体,使汽缸被水包围着,这是通过热传递的方式减少汽缸内能的,用水来包围汽缸是因为水的 。
14、拖拉机上常用的发动机是( )
A、汽油机; B、柴油机; C、蒸汽机; D、喷气发动机。
15、柴油机在吸气冲程中吸入气缸的是( )
A、柴油; B、雾状柴油; C、空气和雾状柴油混合物; D、空气
16、汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是( )
A、汽油; B、雾状汽油; C、汽油和空气的燃料混合物;D、空气
17、汽油机在某冲程的情况如右图所示,由图可知这个冲程一定是( )
A、吸气冲程; B、压缩冲程; C、做功冲程; D、排气冲程。
18、单缸四冲程汽油机的四个冲程的示意图如下图所示,下列关于循环顺序的四种排列方式正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A、甲、乙、丙、丁; B、乙、丁、甲、丙;
C、丁、丙、乙、甲; D、丁、丙、乙、甲。
19、在图15—5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
图15—5
A.乙、甲、丁、丙B.甲、乙、丙、丁C.乙、丁、甲、丙D.甲、乙、丁、丙
20、有关汽油机和柴油机的说法,不正确的是[]
A.使用的燃料不同
B.柴油机气缸顶部有喷油咀,而汽油机气缸顶部有火花塞
C.柴油机笨重但功率大
D.做功冲程中汽油机的气缸内燃气的压强和温度比柴油机气缸内燃气的压强和温度高
考点四、燃料的热值
〖考点精讲〗
1、燃料的种类(按状态分):
固体燃烧(如木柴、煤);液体燃料(如汽油、酒精);气体燃料(如煤气、天然气)
2、燃料的热值
①、概念:
我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。
②、大小:
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,
③、热值的单位:
由热量的单位和质量的单位组合而成。
在国际单位制中,热量的单位是焦耳,质量的单位是千克,则热值的单位是焦每千克,符号是J/kg。
④、公式:
q=Q放/m(或q=Q放/V一般用于气体燃料)(其中m为燃料的质量,V为燃料的体积,q为燃料的热值)
⑤、公式变形:
Q放=mq(或Q放=Vq)m=Q放/q
⑥、煤气的热值约为3.9×107J/m3,物理意义为:
体积为1m3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J。
⑦、焦炭的热值3.0×107J/kg,物理意义为:
质量为1kg的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。
⑧、特点:
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、体积等均无关
〖考点训练〗
1、关于燃料的热值,以下说法正确的是()
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料,热值一定大
C.煤的热值比干木柴大,燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.0.5g汽油和2kg汽油,它们的热值是一样的
2、(2013郴州)我国随着航天事业发展需要,正在研制大功率液氢发动机。
这种发动机主要是因为氢是有()
A.较小的密度B.较大的比热容C.较高的热值D.较低的沸点
3、完全燃烧甲、乙两种燃料,甲放出的热量多,那么()。
A)甲燃料的热值大B)甲燃料的质量大C)甲燃料的质量热值大D)条件不足,不好判断
4、提高燃料的利用率,节约燃料措施正确的是()。
A.充分利用余热,减少烟气带走热量B.增大燃料燃烧面积,提供充足氧气
C.增大受热面积,受热物体尽量使用良导体D.以上措施都对
5、现代火箭用液态氢作燃料,是利作它的()
A.较小的密度B.较小的比热C.较大的燃烧值D.较高的沸点
6、把一杯酒精倒掉一半,则剩下的酒精()
A.比热变小,密度不变,燃烧值不变B.比热小,密度不变,燃烧值变小为原来的一半
C.比热、密度、燃烧值都为原来的一半D.比热、密度、燃烧值都不变
7、已知木柴的燃烧值是1.2×107焦克/千克,木炭的燃烧值是3.4×107焦/千克,汽油的燃烧值是4.6×107焦/千克,氢的燃烧值是1.4×108焦/千克,它们完全燃烧放出相等的热量,则需要燃料较多质量的是()
A.木炭B.木柴C.汽油D.氢
8、汽油的燃烧值是4.6×107焦/千克,它的意思是
A.燃烧1千克汽油能放出4.6×107焦的热量
B.完全燃烧1千克汽油能放出4.6×107焦的热量
C.完全燃烧1千克汽油能放出4.6×107焦/千克的热量
D.1千克汽油含有4.6×107焦的热量
9、1kg的某种燃料燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,煤的热值是3×107J/kg,其物理意义是,某种燃料的热值与其质量。
10、热值是的某种燃料放出的热量,热值的单位是,木炭的热值是3.4×107焦/千克,意思是说。
11、热值是燃料的一种______,其物理量符号是______。
单位(字母)是_________。
12、夏天, 家用太阳能热水器每天约能将50千克的水升温32℃, 如果一个月按20天计算共吸收的热量是_____焦. 这些热量相当于完全燃烧的无烟煤_____千克. (q无烟煤=3.36×107焦/千克)
13、干木材的燃烧值为1.26×107焦/千克问:
(1)完全燃烧0.5千克的干木材能放出____千焦热量.
(2)如果这些热量全部被50千克、10℃的水吸收, 水的温度升高了___℃
14、质量是200克的10℃的水,温度升高到30℃,需吸收________焦的热量.完全燃烧2千克燃烧值是3.4×
焦/千克的无烟煤,它能释放出________焦的热量.
15、用太阳灶给200千克的水加热,水的温度升高40℃,水吸收的热量是________焦,这些热量相当于________千克的木炭完全燃烧所放出的热量.(木炭的热值为3.36×
焦/千克)
16、使0.5千克燃烧值是3.36×107焦/千克的无烟煤完全燃烧,能放出热量________焦.这些热量全部传递给水,可以把________千克20℃的水加热到100℃.
17、已知烟煤的燃烧值是2.94×107焦/千克,完全燃烧6千克烟煤,放出的热________焦.甲、乙两金属球的比热之比为2∶3,吸收相同的热后升高的温度之比为3∶1,则它们的质量之比为________.
18、木炭的燃烧值是3.4×107焦/千克,读做________;完全燃烧500克木炭,能放出________焦的热量.
19、完全燃烧5千克煤油,放出的热量是2.31×108焦,则煤油的热值________焦/千克.如果燃烧2千克煤油,能使1吨水温度升高________℃.(不计热量损失)
20、完全燃烧120g热值为3×107J/kg的酒精,能放出_________焦的热量,这么多热量需完全燃烧_________kg干柴才能得到.(干木柴的热值是1.2×107J/kg)
21、(2013•娄底)某汽车的散热器用水作冷却剂,已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),散热器中水的质量为5kg,水的温度升高10℃时吸收的热量是 J.
22、(2013内江)在汽油机的一个工作循环中,内能转化为机械能的是冲程;某晶牌汽车行驶100公里消耗汽油7kg,这些汽油完全燃烧能放出J的热量.(汽油的热值q=4.6×107J/kg)
考点四、热机的效率
〖考点精讲〗
1、定义:
热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率。
它是热机性能的重要指标。
100%
2、公式:
其中:
有用功的计算:
可用W有用=FS,或W有用=Pt
燃料完全燃烧放出的能量:
Q=qm
3、几种热机的效率:
蒸气机的效率:
6﹪~15﹪;
汽油机的效率:
20﹪~30﹪;
柴油机的效率:
30﹪~45﹪
4、热机能量损失的原因:
燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、克服摩擦做功而消耗的能量、废气带走的热量(这个是主要的)
5、提高热机效率的途径和节能方法:
(l)尽可能减少各种热损失,如保证良好的润滑,减少因克服摩擦所消耗的能量;
(2)充分利用废气的能量,提高燃料的利用率,如利用热电站废气来供热。
这种既供电又供热的热电站,比起一般火电站来,燃料的利用率大大提高。
〖考点训练〗
1、燃料燃烧放出的能量中,用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做__________。
2、热机效率是热机性能的一个重要__________。
3、汽油机的效率为20%-30%,柴油机的效率为30%-45%,这说明了( )
A、柴油机比汽油机功率大; B、柴油机比汽油机做的有用功多;
C、柴油机比汽油机省力; D、以上答案全错。
4、有关热机的机械效率,下列说法正确的是( )
A、热机的效率永远不会等于1或大于1; B、无论用什么方法,都不会提高热机的效率;
C、用热值大的燃料,就能提高热机的效率; D、用热值小的燃烧,就能提高热机的效率;
5、关于提高热机效率的途径,下列说法中错误的是( )
A、尽量使燃料充分燃料; B、尽量减少能量损失;
C、尽量减少输出功率; D、尽量减小各运动零件之间的摩擦。
6、汽油机甲的热机效率比汽油机乙的热机效率高,这表明( )
A、甲做的功比乙多; B、甲做的功比乙快;
C、甲消耗的汽油比乙少; D、以相同的速度行驶相同路程,甲耗油比乙少。
7、有甲、乙两台汽油机,已知η甲﹥η乙,下列说法正确的是( )
A.甲做的有用功比乙多B.乙损失的能量比甲多
C.消耗相同的汽油,甲损失的能量少D.甲的功率比乙的大
8、关于热机效率,下列说法正确的是:
A.两台热机,做有用功多的那台效率高;
B.热机的效率总小于1,只因为废气带走了余热;
C.热机的效率总小于1,说明使用热机的过程能量不守衡;
D.某热机的效率为35%,说明其用来做有用功的那部分能量占燃料全部燃烧放出的热量的35%。
9、某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是:
( )
A.鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧; B.煤磨成粉,用空气吹进炉膛;
C.向炉内多加些煤,加大火力; D.用各种办法增大受热面积。
10、甲乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,意义是[]
A.甲的功率大于乙的功率()
B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
11、关于热机错误的说法是()
A.利用内能来做功的机器叫热机
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
12、甲、乙两台汽油机,甲的效率比乙高,则()
A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油,甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功,甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
13、双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,以下说法正确的是( )
A.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多
B.以天然气为燃料,汽车发动机的效率可以达到100%
C.在压缩冲程中,燃料混合物的温度升高,内能增大
D.汽油与天然气相比,燃烧时汽油对环境的污染较小
14、关于提高热机效率的途径,下列说法错误的是( )
A、尽量使燃料充分燃烧 B、尽量减少输出功率
C、尽量减少摩擦 D、尽量减少热量的损失
15、关于热机,下列说法错误的是 ( )
A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C.柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大
D.在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
16、某内燃机的各种热损失大致情况是:
气缸散热损失占30%,废气带走的能量占35%,摩擦等机械损耗占10%,那么,它的热机效率是________.
17、某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品,张师傅在1分钟内用去酒精500g,被加工的一只质量为1kg的铜饰品温度从20℃升高到1020℃,求:
(1)铜饰品吸收的热量是多少?
(2)酒精完全燃烧放出的热量是多少?
(3)酒精喷灯的效率是多少?
[已知:
c铜=0.39×103J/(kg·℃),酒精热值为3.0×107J/kg,
18.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2,一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×lO5Pa,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.
19.一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中的平均功率是8.64千瓦,该汽油机每分钟需燃烧汽油50克,问该汽油机的效率是多大?
(汽油的燃烧值是4.6×107焦/千克)
20、某太阳能浴室,每天可将10吨的水从20℃升高到50℃,这些水共吸收多少千卡的热量?
这相当于完全燃烧多少燃烧值为3×107/千克的煤?
21、煤油炉每分钟燃烧3克油,若煤油燃烧产生的热量只有40%被水吸收,那么需要多少时间才能把质量是2千克、温度是10℃的水烧沸腾?
(煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克)
22、一水壶中盛有4千克水,用煤油炉10分钟可将水从20℃烧开(1标准大气压),燃烧煤油的质量是40g,求煤油炉的热效率?
(q=4.6×107焦/千克)
23、一单缸四冲程柴油机的转速为600转/分,做功冲程一次做功1500焦,那么这台柴油机的功率为是多少
24、用某锅炉将500kg的水从20℃加热到70℃,燃烧了20kg的烟煤,所用烟煤的热值约为3×l07J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)该锅炉烧这些水的效率是多少?
25、、已知煤气的热值为3.6×107J/m3,0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少?
若这些热量的50%被温度为20℃,质量为30kg的水吸收,则水温升高多少?
{c水=4.2×103J/(kg·℃)}
考点五、能量的转化和守恒
〖考点精讲〗
1、各种形式的能量间可以发生相互转化
植物进行光合作用光能转化为化学能
燃烧燃料化学能转化为内能
白炽灯发光电能转化为光能和内能
电饭锅煮饭电能转化为内能
电风扇转动电能转化为机械能
发电机发电机械能转化为电能
太阳能电池板太阳能转化为电能
太阳能热水器太阳能转化为内能
从滑梯上滑下来臀部会烫机械能转化为内能
钻木取火机械能转化为内能
陨石跟大气摩擦升温变流星机械能转化为内能
2、能量守恒定律:
(1)内容:
能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
(2)注意:
同种能量的变化叫做___转移______,不同种能量的变化叫做___转化______
(3)范围:
能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。
适用于各领域。
大到天体,小到原子核,也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题,所有能量转化的过程,都遵从能量守恒定律
3、永动机
v1)、含义:
不需要动力就能源源不断地对外做功的机器
v2)、不可能制造出永动机,因为永动机违反了能量守恒定律
v3)从反面证明了能量守恒定律的正确
〖考点训练〗
1.指出下列现象中能量的转化形式:
(1)电动机带动水泵抽水:
(2)汽车突然刹车停住:
(3)用毛巾反复擦背,感觉后背热了:
(4)利用木柴烧水的过程:
(5)钻木取火:
(6)爆竹点燃后腾空而起:
(7)植物发生光合作用:
(8)发电机发电:
2.1998年5月2日,我国用自制的"长征二号"捆绑式火箭利用"一箭双星"技术成功地将两颗卫星送入预定轨道.关于火箭发射过程中能量转化的说法,正确的是()
A.将燃料的化学能经过热能,转化为火箭的机械能
B.将燃料的化学能转化为火箭的热能
C.将燃料的热能转化为火箭的化学能
D.将燃料的机械能转化为火箭的热能
3.太阳能汽车在工作时,先将太阳能转化为能,然后再转化为汽车的能
.在高速行驶的汽车急刹车的过程中,车轮发热是由汽车的能通过刹车片及地面的,转化为车轮的能.
【挑战中考】
1.(2013四川自贡)下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充正确的是()
A.①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C.①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能.
D.①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
2.(2013广州)某机器的能量流向图如图1所示,据此推测该机器可能是()
A.热机B.电动机
C.发电机D.电热水器
3、(2013南京)4.如图所示是内燃机的四个冲程,其中属于压缩冲程的是()
4、(2013山西中考物理)6、图1是内燃机的某冲程工作示意图,以下改变内能方式与此相同的是( )
A.烤火取暖 B.搓手取暖 C.向手“呵气”取暖 D.用热水袋取暖
6、(2013年上海市)7.四冲程汽油机在工作过程中,将内能转化为机械能的冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲D.排气冲程
7、(2013龙岩)8.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 C.做功冲程D.排气冲程
8、(2013漳州)9.四冲程内燃机工作时,将内能转化为机械能的冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程
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