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改变世界的热机
改变世界的热机
热机
夯实基础
知识点1:
利用内能来做功
1.讨论交流:
认识热机的工作原理
【实验操作过程】用铁架台将一个试管固定,在试管内装些水,用带玻璃管
的胶塞塞住,在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮。
在底部用酒精灯加热试
管,使水沸腾。
【实验现象分析】细心观察,你看到了什么现象?
该实验所包含的能量转化过程是:
(1)酒精燃烧过程中,是将酒精的能转化为试管内的水及水蒸气的能;
(2)试管内高温高压的水蒸气从玻璃管中喷出,水蒸气对小叶轮做功,使小叶轮转动。
在此
过程中是水蒸气的能转化为小叶轮的能。
2.热机是的装置。
3.热机工作过程实际上就是能量转化的过程。
请按照提示将下面方框中的内容填写完整。
4.如图所示,在试管中装部分水,用软木塞塞住管口,用酒精灯给试管中
的水加热,当水沸腾后,若继续加热,将会看到的现象,同时伴
有产生,这一过程的能量转化
是。
5.观看“流星雨”的时候,可以看到一颗颗明亮的流星划过夜空。
流星下落的
过程中,伴随着能量的转化,对这一过程中能量转化的说法正确的是()
A.机械能转化为化学能B.机械能转化为内能和光能
C.肉能转化为机械能和光能D.化学能转化为内能
知识点2:
形形色色的热机
6.是最早的热机,热机种类繁多,在汽车中有、等内燃机,在航空
航天中已使用更加高效的和。
7.需要用大气中的氧气来助燃的叫发动机,自带燃料和氧化剂的叫发动机。
内燃机
夯实基础
知识点l:
内燃机
1.如图所示,在透明塑料盒上钻一个小孔,把电子式火花发生器的放电针插
进孔中,打开盒盖,在盒中滴入几滴酒精,再将盒盖盖好,然后按下火花发
生器的按钮,观察到的现象是;其中能量的转化
情况是能转化为能。
2.与蒸汽机相比,内燃机工作时,燃料在内燃烧,产生的燃气直接推
动活塞做功,所以叫做内燃机。
常见的活塞式内燃机有和。
知识点2:
汽油机的工作过程
3.
如图甲所示,是常见的活塞式内燃机的构造图。
请按照序号提示写出结构名称:
(1)
(2)(3)(4)(5)
(6)(7)
4.若上图甲是一台汽油机,则此时正处于冲程,活塞向运动,门打
开,门关闭,汽缸吸进的物质是。
5.观察上图乙,在此冲程中,汽油机将能转化为能。
两个气门的开、闭情况
是。
6.观察图丙,图丙是内燃机正处于冲程,此冲程中汽缸内发生的现象是
该冲程是将能转化为能。
7.观察图丁,图丁是内燃机正处于冲程,两个气门的开、闭情况是
。
汽油在燃烧过程会产生大量的会污染大气。
若想减小汽车尾气对
大气的影响,请你提出一个合理的建议:
。
8.四冲程汽油机活塞往复各运动,曲轴转动,其中做功冲程是把转
化为,其他三个冲程是靠飞轮的来完成。
9.内燃机的大量使用,促进了社会的进步,使人们享受了现代文明,但在使用内燃机的同时又
给人类带来了污染,这主要是指污染和污染。
能力提升
1.四冲程汽油机在工作过程中,将燃气的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D.排气冲程
2.下列实例中属于机械能转化为内能的是()
A.内燃机的活塞在燃气推动下运动B.点燃的火箭飞向太空
C.夏天,广场上的石凳被晒得发烫D.陨石坠入地球大气层成为流星
3.右图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是()
A.压缩冲程,将化学能转化成内能
B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程,将内能转化成机械能
D.做功冲程,将机械能转化成内能
4.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的,图中表示排气冲程的是()
5.汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩,汽缸中的()
A.压强增大,温度降低B.压强减小,温度升高
C.压强增大,温度升高D.压强减小,温度降低
6.2013年6月11日是国人值得骄傲的日子,我国利用运载火箭成功地
将“神舟十号”送上太空,如图所示。
火箭采用了液态氢和氧作燃料,
这是因为它们具有()
A.较多的热量B.较高的温度
C.较小的密度D.较大的热值
7.一台四冲程柴油机的飞轮转速为1800转/分,则在1秒钟内完成做功的次数为()
A,1800次B.30次C.15次D.60次
8.下列关于四冲程汽油机的判断中正确的是()
A.四个冲程的顺序适当调换,汽油机也能工作
B.三个辅助冲程如果减少一个,汽油机也能工作
C.三个辅助冲程是靠惯性完成的
D.三个辅助冲程可省略
9.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成,不是利用惯性完成的是冲程,汽油机在
某次工作时消耗汽油0.2kg,这些汽油完全燃烧放出J的热量;汽车汽油机工作过
程中,水箱中的水温度会升高,这是通过的方式使水的内能增加的。
(汽油的热值为
4.6×107J/kg)
搏击中考
1.如图是四冲程汽油机的一个工作循环示意图,其中属于做功冲程的是()
2.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的主要能量转化情况。
下
列对图中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
D.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
3.四冲程内燃机工作时,机械能转化成内能的冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
4.
下图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为()
A.甲、乙、丙、丁B。
丁、丙、乙、甲
C.甲、丙、乙、丁D.甲、丁、乙、丙
5.摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
6.一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为3600转/分,该柴油机活塞1s对外做功次。
若完
全燃烧,消耗5kg的柴油产生的内能是J。
(q柴油=4.3×107J/kg)
7.汽油机的一个工作循环是由个冲程组成,其中对外做功次。
在压缩冲程中,气
体的温度升高,这是通过的方式增加内能。
为了不让汽油机在工作时温度升得太高,
在设计制造时,汽缸外有一个水套,让汽缸被水包围着,这是通过的方式减小汽缸
内能。
用水来冷却汽缸是因为水的较大。
热机效率
夯实基础
知识点:
热机效率
1.讨论交流:
热机里的能量转化
在内燃机里,燃料燃烧释放的能量都到哪里去了呢?
仔细观察图中的数据,是某汽车汽油机的能量流向,
也表明了有用功在汽车运行中的分配。
(1)汽油机在工作过程中浪费的能量大约占燃料释
放总能量的多少?
(2)什么是热机的效率?
如图中汽车内燃机的效率
是多少?
2.热机效率是指热机所做与所用燃料完全燃烧释放的之比叫做热机的效率。
热机效率通常用字母来表示。
例如:
蒸汽机的效率一般在左右;柴油机的
效率为;喷气发动机的效率为。
3.汽油和柴油的燃烧,不仅产生了大量、、,汽车内燃机的废气和
冷却水还带走总热量的,对环境产生较大的,成为城市热岛效应的元凶之一。
4.
(1)如图所示是内燃机的能量消耗简图,则内燃机的效率
为。
(2)根据此图分析提高热机效率的方法(至少两种):
①;
②。
能力提升
1.下列关于热视和环境保护的说法中正确的是(j
A.热机的大量使用会造成环境污染
B.所有的热机都是用汽油作燃料
C.汽车排出的尾气不会污染环境
D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除
2.甲内燃机比乙内燃机的效率高,表示()
A.甲的功率比较大
B.甲燃烧需要的燃料较少
C.工作时间相同,甲耗油较少
D.甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大
3.热机效率的高低,取决予()
A.热机的功率,功率大,效率高
B.热机中燃料的热值,燃料的热值高,效率就高
C.热机对燃科的利用率,利用率高的热量损失少,效率就高
D.热机做功较多的效率就一定高
4.下列提高热机效率的方法中,不可行的是()
A.减少各种热损失B.加润滑油减少机器部件间的摩擦
C.充分利用废气的能量D.采取少消耗总能量的方法
5.汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高,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.做相同的有用功,甲耗油比乙少
6.为了提高热机效率,应尽可能做到()
A.采用优质燃料
B.降低热机功率
C.减少热机的各种热损失,保持良好的润滑
D.避免使用热机
7.关于热机的效率,下列说法正确的是()
A.蒸汽机效率比内燃机高
B.热机的功率越大,它的效率一定越高
C.热机的效率是热机性能的重要指标
D.热机使用的燃料热值越大,热机效率就越高
8.汽油机的效率是25%,柴油机的效率是35%,如果它们的输出功率相同,则在相同时间内
完全燃烧的汽油和柴油产生的内能之比为()
A.5:
7B.7:
5C.15:
13D.13:
15
9.某柴油机的效率为40%,这台柴油机工作时,完全燃娆2kg的柴油可做有用功J。
(柴油的热值3.3×l07J/kg)
10.某柴油机燃烧2.4kg柴油时,对外做的有用功为2.8x107J,该柴油机的效率为。
(柴油的热值3.3×107J/kg)
11.汽车发动机工作时把内能转化为能,当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑
烟”,这时发动机的效率将(选填“升高”、“不变”或“降低”)。
发动机散热器常用
水做冷却剂,这是因为水的大。
12.焚烧秸秆不仅容易造成资源浪费、环境污染,而且极容易引发火灾和交通事故等。
为解决
这一问题,现已研究出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。
若燃烧秆浆煤使100kg
的水温度从30℃升高到100℃。
则水需要吸收热量是J;若秆浆煤燃烧释放的热量
有25%被水吸收,则需完全燃烧kg的秆浆煤。
[秆桨煤的热值为2.4×107J/kg,c水
=4.2×103J/(kg·C)]
13.大辉和达达在家庭实验室中做了如图甲所示的实验:
在透明塑料瓶上钻一个小孔,把电子式
火花发生器的放电针插进孔中,打开瓶盖,在瓶中入几滴酒精,再将瓶盖盖好,然后按动火
花发生器的按钮。
(1)观察发生的现象。
并作出简要解释:
(2)从能量转化方面看,该实验过程与四冲程汽油机的
冲程相似。
(3)你认为这个“塑料瓶热机”应该属于热机中的哪一类?
说明你的推测理由。
(4)图中甲、乙两个装置都可以通过燃料燃烧,将化学能转化为内能,并利用内能做功。
观
察图中情景,对这两种热机的效率大小作出评价,并说出你评价的理由。
搏击中考
1.为体现低碳经济的理念,上海世博会充分利用太阳能发电技术,其主题馆屋面太阳能板的面
积达3×104m2,年发电量1.08×1013J。
若这些电能由火力发电站提供(煤的热值为3×107J/kg,
煤完全燃烧释放的内能转化电能的效率是30%),则仅此一项每年可节约煤炭的质量为()
A.2.0×104kgB.1.2x105kgC.3.6×l05kgD.12x106kg
2.天然气在哈市广泛使用,已知天然气的热值为4×107J/m,完全燃烧0.05m3天然气可以放
出J的热量;这些热量若只有42%被水吸收,则可以使常温下5kg的水温度上升
℃。
[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
3.用煤气灶把1kg初温为20℃的水烧到70℃,消耗了10g煤气。
已知水的比热容是4.2×103J
/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg,则水吸收的热量为J,煤气完全燃烧放
出的热量为J;煤气灶烧水的效率为%。
4.某市供电局在节能展示厅为同学们做了如下实验:
分别用电磁炉和煤气炉(使用液化石油气)
将1.5kg的水从20℃加热到85℃,实验数据如下图所示。
[液化石油气的热值是4.9×107J/m3,
水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]
(1)将1.5kg的水从20℃加热到85℃,水吸收的热量是多少?
(2)电磁炉和煤气炉的效率分别是多少?
(3)实验中的电磁炉与煤气炉相比,哪一个更节能?
为什么?
单元测试
一、选择题
1.人类大量使用热机,提高了生产力,也改变了世界。
但是也造成了大气污染,下面是一些控
制和消除大气污染的措施,错误的是()
A.改进燃烧设备,加装消烟除尘装置
B.采取集中供热
C.普及气体燃料的使用
D.立即停止使用工农业中的汽油机、柴油机等对环境有影响的热机
2,某同学在学习内燃机时?
发现汽油机的效率仅为20%~30%,他想怎样才能提高汽油机的效
率呢?
他提出了下列猜想:
猜想一:
改进设计,减小能量损失。
使燃料燃烧充分,提高利用率,可提高汽油机效率;
猜想二:
保证机械良好的润滑,减小摩擦所消耗的能量,可提高汽油机的效率;
猜想三:
防止汽缸漏气,使燃气做功充分,可提高汽油机的效率;
猜想四:
发明一种新的汽油机替代现有的汽油机,使汽油在新的汽油机里面能够完全燃烧,
并使废气带走的热量为零,使效率接近100%。
你认为该同学的上述猜想中可行的是()
A.只有猜想一是可行的
B.只有猜想一、猜想二是可行的
C.只有猜想一、猜想二和猜想三是可行的
D.四个猜想都可行
3.少数不法商贩将煤矸石破碎后掺杂在煤中卖高价,客户为了不上当,最恰当的方法是检测下
列物理量中的()
A.热值B.比热容C.温度D.质量
4.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是()
A.所有热机排放的尾气全部是有毒的气体
B.所有的热机使用的燃料都是汽油和柴油
C.热机的大量使用会污染环境
D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除
5.汽油机在工作过程中,将内能转化为机械能的是()
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
6.如图是柴油机在工作过程中的某个冲程,该冲程是()
A.吸气冲程B.压缩冲程
C.做功冲程D.排气冲程
7.下列说法中正确的是()
A.热机效率可达100%
B.若柴油机比汽油机效率高,则柴油机的功率一定比汽油机大
C.热机排出的废气带走了部分内能
D.减小热机功率可以提高它的效率
8.甲、乙两台内燃机,甲的效率低于乙的效率,其意义是()
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.乙燃料燃烧放出的内能变成有用功的比例比甲的大
D.工作相同时间,甲消耗的燃料一定比乙少
9.热机的效率越高,说明()
A.做的有用功越多B.燃料的热值越大
C.这台热机的马力(功率)越大D.机器对燃料的利用率越高
10.下列关于减少大气污染的主要措施中,不合理的是()
A.普及天然气和煤气的使用B.淘汰热机
C.开发利用太阳能D.改进燃烧设备,加装消烟除尘装置
11.关于热电站和水电站,下列说法正确的是()
A.只有水电站是把内能转化为机械能,然后带动发电机发电
B.只有热电站是把内能转化为机械能,然后带动发电机发电
C.都把内能转化为机械能,然后带动发电机发电
D.以上说法均错
二、非选择题
12.热机是将能转化为能的装置。
13.汽油机的飞轮转速为2400r/min。
则每秒钟汽油机完成个工作循环,对外做功
次,共完成个冲程。
若该汽油机在每次做功冲程中,活塞做功为1500J,
则该汽油机的功率是kW。
14.汽油机、柴油机在工作过程中,排放的废气对环境有污染,这主要是尾气中有大量的
等气体。
15.下面四个图是汽油机工作过程中的四个冲程,请按照四冲程的工作顺序将下图从新排
列:
。
16.观察如图所示的装置图,图中包含的能量转化是。
17.下图是用汽轮发电机发电的火电站的能流图。
仔细分析下图回答下列问题:
(1)发电站的效率是。
(2)能量的损失主要在哪几方面?
(3)从图中提供的信息,你认为要提高火电站的效率,应该采取哪些措施?
18.小明学习了热学的有关知识后,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
30kg、20℃的水烧开。
(标准大气压)
(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量?
(2)如果普通煤的热值为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,若按每块蜂窝煤含煤0.5kg计算,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16.8%。
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?
19.汽车给我们的生活提供了便利,某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km消
耗了汽油2kg。
(1)请计算2kg汽油完全燃烧放出的热量。
(q汽油=4.6×107J/kg)
(2)已知车以72km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率为12kW,求汽车受到的阻力。
(3)查阅资料可知:
汽油机效率最高约为40%;某型号电动机的额定电压为220V,额定电流
为10A,正常工作1min所做有用功是1.056×105J,求这台电动机的效率。
再具体说
一说与汽油机相比电动机的优势。
(结合题中信息和生活经验各写一条)
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