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章末复习
第十四章
【网络构建】
【考点突破】
一、热机
1.工作特点:
燃料的化学能
内能
机械能
2.工作过程:
一个工作循环包括四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴(飞轮)转动两周,对外做功一次。
3.判断汽油机冲程的方法:
(1)判断吸气冲程和排气冲程:进气门打开,活塞向下运动是吸气冲程;排气门打开,活塞向上运动是排气冲程。
(2)判断做功冲程和压缩冲程:两气门均关闭,活塞向下运动是做功冲程,向上运动是压缩冲程;如果火花塞产生电火花必为做功冲程。
4.能量转化:
(1)压缩冲程:机械能转化为内能。
(2)做功冲程:内能转化为机械能。
例1 如图所示是汽油机工作时的四个冲程,其中属于做功冲程的是
( )
C
变式训练1 如图所示,将铁丝快速弯折十余次,弯折处温度升高,该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同( )
B
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
变式训练2 如图为汽车的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,都有一个汽缸处在做功冲程,其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程。在上述四个冲程中,使汽车获得动力的是_____冲程。发动机在对外做功时将____能转化为_____能。若在图示状态中,汽缸1正处在做功冲程,汽缸2正处在压缩冲程,则汽缸
3正处在_____冲程,汽缸4正处在______冲程。飞
轮转动半周后,正处在做功冲程的是汽缸___。
做功
内
机械
排气
吸气
2
二、热量、效率的综合计算
1.能量转移型
分清吸热物体和放热物体。找到对应的初温和末温,用较高的温度减去较低的温度,算出变化的温度值,并选择吸热或放热的公式计算。
2.能量转化型
(1)化学能转化为内能:不考虑能量损失,有Q放=Q吸,Q放=m1q,Q吸=
cm2Δt,即m1q=cm2Δt;如果考虑能量损失,则有
(2)太阳能、电能转化为内能;若不考虑能量损失,则物质增加的内能等于吸收的太阳能或消耗的电能,即Q吸=W太阳、Q吸=W电;若考虑能量损失,有Q吸=ηW太阳、Q吸=ηW电。
(3)机械能转化为内能:若不考虑能量损失,有Q吸=W机械 ;若考虑能量损失,则有Q吸=ηW机械。
例2 一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量,共计损失了4.8×107 J能量,下列说法错误的是( )
A.该柴油机的效率为40%
B.用来做有用功的能量为3.2×107 J
C.通过科技进步,在未来可以实现能量零损失
D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
C
变式训练3 (2023·荆州)某燃气热水器将20 L的水从20 ℃加热到70 ℃,完全燃烧了0.21 m3的煤气,水吸收的热量是_________ J,该燃气热水器烧水的效率是_____。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1.0×103 kg/m3,煤气的热值为4×107 J/m3]
4.2×106
50%
变式训练4 小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否正确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1 365.05 m3变为1 365.17 m3,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为7.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
答案 7.14×106 J
解析 水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(54 ℃-20 ℃)=7.14×106 J;
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量;
答案 8.4×106 J
解析 燃烧的天然气的体积:
V=1 365.17 m3-1 365.05 m3=0.12 m3
消耗的天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.12 m3×7.0×107 J/m3=8.4×106 J;
(3)该热水器的效率。
答案 85%