内容正文:
第7章 内 能
3 热 机
01
新知梳理
02
当堂反馈
目
录
1. 1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量 ,叫做这种燃料的热值。在国际单位制中热值的单位是 焦/千克 ,符号为 J/kg 。
2. 热值用q表示,质量为m的燃料完全燃烧放出的热量Q放= mq 。
3. 实际上燃料很难完全燃烧,因此放出的热量往往 少于 根据热值计算出的热量。 改善燃烧条件 ,使燃料 尽可能充分燃烧 ,根据热传递的三种方式 尽可能减少各种热损失 ,使燃料得到有效利用,十分重要。
1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量
焦/千克
J/kg
mq
少于
改善燃烧条件
尽可能充分燃烧
尽可能减少各种热损失
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4. 凡是 利用燃料燃烧时释放出热量,使工作物质的内能转化为机械能的发动机 都叫做热机。 蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气喷气发动机和火箭喷气发动机 等都是热机。 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机 叫做内燃机。
5. 四冲程汽油机的工作过程: 吸气冲程 、 压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 。
6. 热机做出的有用机械功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比 叫做热机的效率。
利用燃料燃烧时释放出热量,使工作物质的内能转化为机械
能的发动机
蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气喷气发动
机和火箭喷气发动机
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产
生动力的热机
吸气冲程
压缩冲程
做功
冲程
排气冲程
热机做出的有用机械功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能
量之比
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1. 关于热值和热机效率,下列说法正确的是( C )
A. 使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B. 燃料燃烧释放的热量越多,热值越大
C. 使燃料燃烧更充分,可以提高热机的效率
D. 使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高
C
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2. 如图,将少量的汽油喷入筒内,用软木塞塞住筒口,摇动起电机,观察到放电针放电,汽油燃烧,软木塞被高温、高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的( C )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
第2题
C
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3. 2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭成功点火发射。下列说法正确的是( D )
A. 火箭喷出燃气后周围气体分子运动减缓
B. 火箭选用的燃料是液态氢,因为它的比热容大
C. 火箭升空时燃料燃烧放出的能量全部转化为机械能
D. 神舟飞船上的太阳能电池板能将太阳能转化为电能
D
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4. 某燃气热水器将20kg的水从10℃加热到60℃,完全燃烧了0.21m3的燃气。水吸收的热量是 4.2×106 J,热水器的效率是 50% 。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),燃气的热值为4×107J/m3]
4.2×106
50%
5. 某氢能源公交车在一次行驶过程中消耗了3kg的氢燃料,已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),氢燃料的热值取1.4×108J/kg。
(1) 3kg的氢燃料完全燃烧,放出 4.2×108 J热量。
(2) 若3kg氢燃料完全燃烧放出的热量全部被质量为4000kg、温度为20℃的水吸收,则水升高的温度是 25℃ 。
4.2×108
25℃
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1. 煤炭是一种重要能源,应用广泛。为判断煤炭品质的优劣,最科学的方法是检验煤炭的( C )
A. 比热容 B. 密度 C. 热值 D. 温度
2. 人们发现内能可以用来做功,且制造出各种利用内能做功的机械——热机,下列这些机械中不属于热机的是( A )
A. 电动机 B. 柴油机
C. 汽油机 D. 蒸汽机
C
A
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3. 下列关于热机的说法正确的是( D )
A. 热机的效率为100%
B. 热机只有汽油机和柴油机两种
C. 好的热机工作时不排放废气
D. 热机工作时都要利用燃料的化学能
D
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4. (2023·随州)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的
是( A )
第4题
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A. 图甲是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升高
B. 由图乙可知该汽油机的效率是30%
C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓,燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D. 为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
答案:A
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5. 喜欢思考的小明用塑料饮用水瓶子进行了如下游戏探究:瓶中留有少量水,拧紧瓶盖(如图甲);扭转瓶子(如图乙);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶口出现白雾(如图丙)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程
是( B )
A. 吸气冲程和压缩冲程 B. 压缩冲程和做功冲程
C. 做功冲程和排气冲程 D. 压缩冲程和排气冲程
第5题
B
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6. (2023·雅安)如图是我国古代发明的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内的空气被压缩,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为 内 能,内燃机工作的 压缩 冲程原理与该过程相同。
第6题
内
压缩
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7. (2023·聊城)高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),高能聚合油的热值约为4.2×107J/kg。
(1) 求这些水吸收的热量。
解:(1) 3.15×106J
(2) 若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%,则燃烧了多少千克高能聚合油?
解:(2) 0.1kg
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8. 如图所示,吹足气的气球放手后,在空中飞行一段时间,气球喷气口温度降低。下列热机的四个冲程与上述能量转化原理相同的是( C )
第8题
C
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9. 如图所示为四冲程汽油机的 做功 冲程,该冲程中,汽缸内燃气的内能 变小 (填“变大”“变小”或“不变”);0.5kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收,可使水温升高到 48 ℃。[q汽油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
第9题
做功
变小
48
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10. 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示。若输入的化学能为2000J,输出的动能为300J,则输出的内能和声能共计 1700 J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为 15% 。
第10题
1700
15%
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11. (教材P157练习T2变式)改革开放以来,我国人民的生活水平不断提高,汽车已成为很多人的代步工具。某品牌国产汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶100km,消耗了汽油6L,汽车发动机功率为12kW。已知:汽油的热值q=4.6×107J/kg,汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶100km的过程中:
(1) 消耗汽油的质量。
解:(1) 4.2kg
(2) 发动机所做的功。
解:(2) 6×107J
(3) 发动机的效率(结果精确到1%)。
解:(3) 31%
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12. 阅读有关热机发展历程的内容并回答问题。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲),传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧(图乙),热效率为5%~8%。
甲 乙 丙
第12题
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材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机的四冲程循环理论:① 汽缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸;② 通过汽缸的向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩;③ 高压燃烧气体产生巨大爆发力;④ 将已经燃烧的废气从汽缸中排出。
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材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程循环理论为依据的煤气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复,内燃机的效率达到14%。
(1) 四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由下列 C (填字母)冲程实现。
C
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(2) 德罗夏提到的内燃方式是基于 燃料在汽缸内燃烧,热量损失少,热效率高 的猜想。
(3) 老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之间,需在拔出
活塞后将厚玻璃筒甩几下,其目的与内燃机的 排气 (填“吸气”
“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似。
燃料在汽缸内燃烧,热量损失
少,热效率高
排气
甲 乙 丙
第12题
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