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第十四章第一节《热机》1.除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？2.在图14.1-6中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。图14.1-6画出各冲程中活塞、曲轴的位置以及阀门的开闭情况3.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中（1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？（2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？4.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？第十四章第一节《热机》课后习题答案1.轮船、拖拉机、小型农业机械、火车等都用到了热机，这些热机也都是内燃机。2.图略。要点提示：压缩冲程进排气门都关闭，活塞向上运动。做功冲程进排气门都关闭活塞向下运动。排气冲程进气门闭合，排气门打开活塞向上运动。3.（1）做功冲程（2）做功冲程（3）压缩冲程4.柴油机和汽油机的相同点：都是燃料在气缸内燃烧；都是将内能转化为机械能的机器；都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转两周对外做功一次；排气冲程排出废气；启动时都要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。不同点：燃料不同（汽油、柴油），构造不同（火花塞、喷油嘴）；吸气冲程吸入物质不同（汽油和空气混合物，柴油机只吸入空气），缸内气压、与温度高低不同（汽油机低，柴油机高）点火方式不同（汽油机是点燃式，柴油机是压燃式），效率不同（汽油机效率低，柴油机效率高）。另外汽油机机体轻便，主要用于小汽车、摩托车，柴油机机体笨重，主要用于载重汽车，拖拉机、火车、轮船第十四章第二节《热机的效率》1.汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？2.如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。3.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30％。如果能把内燃机效率提高1％，全球每年可以节约多少燃油？4.提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。第二节《热机的效率》课后习题答案1.人克服重力做功约为W=Gh=m1gh=60kg×10N/kg×3×10m=1.8×104J需要汽油的质量m2=qQ=qW=kgJJ/106.4108.174=3.9×10-4kg=0.39g大约相当于1～2粒药片的质量2.干木柴的热值约为1.2×107J/kg,煤油的热值约为4.6×107J/kg，由Q木柴=Q煤油，即q木柴m木柴=q煤油m煤油，可得煤油木柴mm=煤油木柴qq=kgJkgJ/102.1/106.477=4倍3.设每辆车每年耗油的质量为m,内燃机效率提高后每辆车每年耗油的质量为m’,则mq×30%=m’q×31%得m’=0.97m每辆车每年节约燃油的质量:Δm=m﹣m’=m﹣0.97m=0.03m=0.03×1.8×103kg=54kg全球每年节约燃油的质量Δm’=109Δm=109×54kg=5.4×1010kg4.可以降低油耗，提高经济效益，同时节约能源，利于可持续发展等第十四章第三节《能量的转化和守恒》1.一支向高空瞄准的步枪，扣动板机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。2.请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。●某太阳能电池工作的效率是16％●某电动机工作的效率是83％●某锂电池充电时的效率是99％●某柴油机工作的效率是35％●某电热水器工作的效率是87％3.小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能。小华尝试估测该热水器的热效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40L时洗衣机便会自动停止注水。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出热水的温度为40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3，注水后变为2366.05m3，天然气的热值为3.2×107J/m3。请你估测该热水器的热效率。4.释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能，因此人的体温保持在37℃左右。从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转化为哪些能量？人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。第十四章第三节《能量的转化和守恒》答案1.子弹射出的过程中，内能转化为机械能；子弹上升的过程中，动能转化为重力势能；子弹下落的过程中，重力势能转化为动能；子弹陷入土地的过程中，机械能转化为内能。2.太阳能电池工作时将吸收的太阳能的16%转化为电能；电动机工作时将所消耗的电能的83%转化为机械能；锂电池充电时将所消耗电能的99%转化为化学能储存起来；柴油机工作时将柴油完全燃烧所释放的内能的87%转化为机械能；电热水器工作时将所消耗的电能的87%转化为内能。3.水的体积V=40L=0.04m3,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=cρv(t-t0)=4.2×103J/(kg﹒℃)×1.0×103kg/m3×0.04m3×(40℃-15℃)=4.2×106J;天然气完全燃烧放出的热量Q放=qv’=3.2×107J/m3×(2366.05m3-2365.89m3)=5.12×106J;故该热水器的热效率η=放吸QQ=JJ661012.5102.4=82%4.食物提供的化学能除了转化为内能，主要还转化为机械能（动能和势能），使人运动、呼吸、心跳等。还转化为少量电能。人体内有微弱的电流，如脑电波，神经细胞传导的刺激也是电流。（科学报告略）