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1第十四章内能的利用14.1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2006～2007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】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】（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．①该发动机在1s内做功________J，单缸排量V=________L．②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=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=________Pa．（1L=10-3m3）排量2.0L输出功率120kW转速6000r/min2第十四章内能的利用14.1热机1.C解析：汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，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）①1.2×1050.5②600（3）1.2×106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）①发动机在1s内做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J．因为四缸总排量为2.0L，单缸排量：V=2.0L/4=0.5L．②因为发动机在1s内做功1.2×105J，发动机有四个缸同时工作，所以每个缸1s内做功：W=1.2×105J/4=3×104J．又因为转速为6000r/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′=3×104J/50=600J．（3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，所以燃气对活塞的压强：p=W′/V=600J/0.5×10-3m3=1.2×106Pa．314.2热机的效率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3kg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1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103J/（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100km发动机牵引力所做的功为1.15×108J，消耗汽油10kg，小汽车发动机的效率为________．（汽油的热值q汽油=4.6×107J/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6kg的水，水面的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，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1×103J的太阳能可以放出0.05L的氧气，那么，100m2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2.4×107J/L，汽油的热值为3.3×107J/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，有数据代入，答案中必须明确写出数值和单位）【趣味链接】液化石油气，（LiquefiedPetroleumGas，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。液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/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100kg、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0.84kg．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】4（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10004.内机械25%5.1.26×105太阳1.4×1027解析：（1）Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×6kg×5℃=1.26×105J；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1s吸收的太阳能51.2610JQ1400J0.11560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阳能为1400J．（3）100m2绿地每秒吸收的热量：Q=100×1400J=1.4×105J，因为绿色植物在光合作用下每吸收1×103J的太阳能可以放出0.05L的氧气，则100m2绿地每秒可以放出氧气的体积：531.410JV0.05L7L10J．6.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=V×90%×q汽油=0.9Vq汽油，乙醇完全燃烧放出的热量：Q乙醇=V×10%×q乙醇=0.1Vq乙醇，所以，乙醇汽油的热值为：777QQ0.9V3.310J/L0.1V2.410J/Lq3.2110J/LVV乙醇汽油．答：乙醇汽油的热值为3.21×107J/L．思维点睛：（1）水吸收的热量为：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（100℃-31℃）=2.898×107J；燃气燃烧放出的热量为：77Q2.89810JQ3.86410J75%75%吸放；瓶内燃气的热值为：77Q3.86410Jq4.610J/kgm0.84kg放气．（2）通过计算得出的瓶内燃气的热值正好等于液化石油气的热值，即q=q石油气=4.6×107J/kg；故该液化石油气站销售的瓶装液化石油气没有掺混二甲醚．514.3能量的转化和守恒1.根据能量的转化和守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中，其总量__________．电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能．该现象说明能量的转化具有_____________．2.某研究性学习小组对能量转化现象进行了研究，他们利用铁丝、镍铬丝、灵敏电流计等器材组成一个闭合电路，如图所示，A点为铁丝和镍铬丝绞合在一起组成的加热点．用打火机给A点加热时，观察到灵敏电流计的指针发生了明显偏转，这一实验现象说明了能可以转化成________能．3.下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（）A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能B．燃料燃烧——化学能转化为内能C．汽油机的做功冲程——机械能转化为内能D．给蓄电