(共22张PPT)
内能与热机
第十三章
第四节 热机效率和环境保护
知识点1 燃料的热值及其计算
1.火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的________较大;火箭向下喷射燃气获得推力加速上升,是______能转化为机械能。
2.班级厨艺展示活动中,用煤气炉烹饪食物主要是通过_________ (选填“做功”或“热传递”)的方式增大食物的内能;现场香气四溢属于________现象,表明分子在不停地做无规则的运动。活动结束,剩余煤气的热值________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
热值
内
热传递
扩散
不变
3.某燃气热水器使用天然气作为燃料,若使用中消耗掉0.02 m3的天然气,则这些天然气完全燃烧放出的热量为____________J(q天然气=3.2×107 J/m3)。如果这些热量完全被水吸收,则水的内能________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
6.4×105
增大
4.关于燃料及其热值,下列说法中正确的是 ( )
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高,放出的热量越多
C
知识点2 热机的效率
5.涡轮增压是目前汽车发动机中采用的一项新技术,它利用发动机排出的废气带动涡轮旋转,将新鲜的空气压缩后再进入内燃机的进气口,从而提高发动机的功率。这样做的好处是________(选填“增加”或“减少”)排出废气带走的热量,________(选填“提高”或“降低”)内燃机效率。
6.汽油机四冲程中将内能转化为机械能的是________冲程。某汽油机在一次工作中消耗了2 kg汽油,对外做功为2.3×107 J,则汽油机的效率是________(q汽油=4.6×107 J/kg)。
减少
提高
做功
25%
7.两台汽油机,甲做的有用功是乙的1.5倍,甲的效率是25%,乙的效率是30%,那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是 ( )
A.9∶5 B.5∶6
C.5∶9 D.6∶5
A
8.两台汽油机,甲的效率比乙的效率高,其意义是 ( )
A.甲的功率比乙的大
B.甲消耗的汽油比乙的少
C.在消耗相同的汽油时,甲输出的功率比乙的大
D.在消耗相同的汽油时,甲做的有用功比乙的多
D
知识点3 环境保护
9.下列关于热机和环境保护的说法,正确的是 ( )
A.热机的效率能达到100%
B.热机排出的尾气没有内能
C.热机都是使用汽油作燃料
D.大量使用热机会造成环境污染
D
能 力 提 升
10.南海探明有大量的“可燃冰”,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的________很大;以10倍的关系粗略计算,2 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使__________kg的水从20 ℃加热至60 ℃。[q煤气=4.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
热值
5 000
11.0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量,全部被质量为200 kg、温度为60 ℃的1个标准大气压下的水吸收,水升高的温度为______℃。若这些燃料可使一台70 kW的新能源汽车以恒定功率匀速行驶300 s,则效率为______%。[燃料的热值q=1.4×108 J/kg、水的比热容c=4.2× 103 J/(kg· ℃)]
40
50
12.我国汽车保有量在迅速增长,目前我国处于使用状态的汽车数量已突破2亿辆,每辆汽车每年耗油1.6吨,汽车内燃机的效率平均取值30%,如果把内燃机效率提高1%,我国每年可以节约燃油_________t,相当于煤炭____________t。(燃油的热值为4.5×107 J/kg,煤炭的热值为3.0×107 J/kg)
1×107
1.5×107
13.一辆越野车以某一速度在平直路面上匀速行驶200 km,消耗柴油20 L,若这些柴油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动越野车做有用功,所用柴油的热值为4.3×107 J/kg,密度为0.8×103 kg/m3,则以下说法正确的是 ( )
①越野车是将机械能转化为内能的机器;②这些柴油完全燃烧放出的热量为6.88×108 J;③越野车消耗的有用热量即有用功为2.29×108 J;④这辆越野车以该速度匀速行驶时受到的阻力为1 032 N。
A.①②③④均正确 B.只有①②③正确
C.只有②③④正确 D.只有②④正确
D
14.为比较不同燃料燃烧放热能力的差异,小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验,实验装置完全相同。烧杯内水的初温、质量也都相同,实验中忽略热量的散失,且两种燃料燃烧时均匀放热。
(1)实验中还应控制燃料燃烧的________(选填“时间”“初温”或“质量”)相同。
(2)燃料燃烧完后,画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。由此可知,燃料1燃烧5 min放出的热量________(选填“大于”“小于”或“等于”)燃料2燃烧15 min放出的热量。
(3)假设燃料完全燃烧,则燃料1与燃料2的热值之比为________。
质量
大于
4∶3
15.某学校,需要把1 000 kg的水从20 ℃加热到80 ℃,[q天然气=4×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]求:
(1)这些水吸收的热量。
(2)若用天然气加热,不计热量损失,需要完全燃烧多少立方米的天然气?
核 心 素 养
16.如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min,消耗航空燃油1.35 t,飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油的热值为4×107 J/kg)求:
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少?
(2)飞机在航行过程中的阻力是多少?
(3)发动机的效率是多少?
解:(1)已知消耗的航空燃油的质量m=1.35 t=1 350 kg,航空燃油的热值q=4×107 J/kg,则这些燃油完全燃烧放出的热量为Q放=qm=4×107 J/kg×1 350 kg=5.4×1010 J。