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第1节 热机
第十四章 内能的利用
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新知梳理
分层训练
一、热机
1.热机原理
新知梳理
化学
内能
2.定义
把 转化为 的机器。
3.内燃机
(1)定义:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
(2)分类:包括 机和柴油机。
机械
内能
机械能
汽油
二、汽油机
1.汽油机的工作过程包括:吸气、 、做功、排气四个冲程。
2.
压缩
工作冲程 示意图 工作特点
冲程 进气门 ,排气门 ,活塞向 运动,汽油和空气的混合物进入汽缸
冲程 进气门和排气门都 ,活塞向 运动,将 能转化为 能
吸气
打开
关闭
下
压缩
关闭
上
机械
内
冲程 进气门和排气门都 ,活塞向 运动,将 能转化为
能
冲程 进气门 ,排气门 ,活塞向 运动,排出汽缸内的废气
除了做功冲程是靠燃气推动活塞做功,其他三个冲程都是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的
做功
关闭
下
内
机械
排气
关闭
打开
上
惯性
三、汽油机与柴油机的区别
汽油机 柴油机
构造 汽缸顶部是 汽缸顶部是
燃料 汽油 柴油
吸入物质 吸入 只吸入
点火方式 点燃式 压燃式
火花塞
喷油嘴
空气和汽油
空气
分层训练
1.下列四种交通工具,不是用热机作为动力机械的是( )
A.电瓶车 B.轮船
C.卡车 D.飞机
2.(2023绥化)下列是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看,机械能转化为内能的冲程是( )
A
A
3.下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是( )
A.汽油机汽缸顶部有喷油嘴,而柴油机汽缸顶部有火花塞
B.汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
C.一个工作循环对外做功一次
D.压缩冲程中将内能转化为机械能
C
4.(多选)汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A.(甲)冲程是把机械能转化为内能
B.(乙)冲程是排气冲程
C.(丙)冲程是把机械能转化为内能
D.(丁)冲程是吸气冲程
ABD
5.(2023丹东)如图所示是四冲程汽油机其中一个冲程的示意图,这是
冲程;到加油站给汽车加油时,能闻到汽油味儿,
这是 现象。
做功
扩散
6.内燃机工作时,燃料在汽缸里面燃烧,生成高温高压的燃气,用来推动活塞 ,内能转化为 能。
7.(2023苏州)工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手,钢筋内能是通过
的方式增加的,用切割机切割钢筋,切割片温度急剧上升,该过程内能变化情况与热机的 冲程相同。
做功
机械
热传递
压缩
8.热机是把内能转化为 能的装置,如图是 (选填“汽油机”或“柴油机”)的构造示意图,此时为 冲程。
在这个冲程中 能转化为 能,完成这一冲程,曲轴和飞轮转 圈。仔细观察其铭牌,可看见“4 800 r/min”字样,则它正常工作时,1秒钟对外做功 次,完成了 个工作循环, 个冲程。
机械
柴油机
压缩
机械
内
半
40
40
160
9.(2024曲靖期末)内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的,图中的 [选填“(甲)”“(乙)”“(丙)”或“(丁)”]是压缩冲程。若该四冲程内燃机1秒内对外做功 10次,则飞轮转速是 r/min。
(甲)
1 200
10.如图所示,在塑料瓶内装入少量的液态乙醚,待乙醚充满整个塑料瓶后,启动电子打火器,活塞瞬间飞出,下列说法正确的是( )
A.活塞飞出是机械能转化为内能
B.液态乙醚发生了升华现象
C.乙醚分子在不停地运动
D.此过程相当于热机的压缩冲程
C
11.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动活塞再次做功,水蒸气温度 (选填“升高”“降低”或“不变”),其内能
(选填“增大”“减小”或“不变”),这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能。为进入下一个工作循环,这款内燃机的第六冲程是 冲程。
降低
减小
排气
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微专题一 热学综合计算
类型一能量转移型
1.冬天喝牛奶前人们常常将其放在热水中,如图(甲)所示。陈娜同学想根据这一现象测牛奶的比热容,她将质量为250 g的牛奶放入75 g的热水中,同时用两支温度计测出牛奶和水的温度的变化,将实验数据描在坐标纸上,用平滑的曲线将这些点连接起来得到如图(乙)所示的两条图线。[忽略热量的损失、盛牛奶和水的器皿吸放热的影响,c水=4.2×103 J/(kg·℃)],求:
(1)水、牛奶的初温和它们的最终温度。
解析:(1)从图象中可知,水的初温是90 ℃,牛奶的初温是20 ℃,质量为250 g的牛奶放入75 g的热水中,由于存在温度差而发生热传递,达到热平衡时两者的温度相同。由图象可知,经过一段时间后,牛奶和水的温度相同,均为40 ℃。
答案:(1)90 ℃ 20 ℃ 40 ℃
(2)牛奶的比热容。
答案:(2)3.15×103 J/(kg·℃)
类型二能量转化型
题组一 化学能转化为内能
2.2023年7月6日,来自云南省能源局的消息,云南2个应急气源储备中心项目于日前建成,并进入调试阶段,云南大型天然气储气设施从无到有,实现“零的突破”。如今,乡亲们已逐渐淘汰了柴炉,改用了清洁干净的天然气炉。
(1)要将2 kg初温为20 ℃的一壶水恰好加热到100 ℃,需要吸收多少热量
解析:(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-20 ℃)
=6.72×105 J。
答案:(1)6.72×105 J
(2)若天然气炉完全燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收,烧开这壶水需要燃烧多少立方米天然气 [天然气热值为 4.2×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:(2)0.04 m3
3.2023年9月23日,第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内的零排放,助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),甲醇的热值约为2.3×107 J/kg。求:
(1)完全燃烧4.2 kg甲醇能放出多少热量
解析:(1)Q1=m1q1=4.2 kg×2.3×107 J/kg=9.66×107 J。
答案:(1)9.66×107 J
(2)若4.2 kg甲醇完全燃烧释放的热量全部被水吸收,可以使2.3 t的水的温度上升多少摄氏度
答案:(2)10 ℃
题组二 太阳能转化为内能
4.(1)我国幅员辽阔,日照充足,一年可获得的太阳能约为3.6×1022 J,这些太阳能相当于多少吨标准煤完全燃烧释放的能量 (q煤=3×
107 J/kg)
答案:(1)1.2×1012 t
(2)利用太阳能的一种方式是用集热器把水加热,某太阳能集热器把质量为100 kg、初温为20 ℃的水加热到80 ℃,水吸收的热量是多少 若改用焦炭来加热这些水,需要完全燃烧多少千克焦炭 [c水=4.2×
103 J/(kg·℃),设焦炭放出的热量全部被水吸收,q焦炭=3×107 J/kg]
答案:(2)2.52×107 J 0.84 kg
5.某款太阳能热水器平均每小时接收4.2×106 J 的太阳能。在5 h的有效照射时间内,使热水器中100 kg、初温为20 ℃的水温度升高到 60 ℃。已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求该过程中:
(1)水吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃-20 ℃)
=1.68×107 J。
答案:(1)1.68×107 J
(2)太阳能热水器的效率。
答案:(2)80%
(3)若改用热效率为40%的煤炉达到同样的烧水效果,需要燃烧煤的质量。(q煤=3.0×107 J/kg)
答案:(3)1.4 kg
题组三 化学能转化为机械能
6.某新型节能汽车的油箱最多可加45 kg燃油,它行驶时所受阻力的大小与速度的关系如表所示。
速度v/ (m·s-1) 10 20 30 40
阻力f/ N 0.3×102 1.2×102 2.7×102 3.6×102
已知汽车发动机将燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%,汽车使用的燃油的热值为4.5×107 J/kg,则:
(1)汽车油箱中加满燃油时,完全燃烧这些燃油获得的能量是多少
解析:(1)完全燃烧这些燃油获得的能量
Q=mq燃油=45 kg×4.5×107 J/kg=2.025×109 J。
答案:(1)2.025×109 J
(2)汽车油箱加满燃油,并且以30 m/s的速度匀速行驶时,汽车的最大行驶里程是多少
答案:(2)2 250 km
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章末知识复习
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基础整合
题组训练
基础整合
题组一 热机
题组训练
1.如图所示,(甲)、(乙)、(丙)、(丁)是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程示意图,该内燃机工作时飞轮转速为2 400 r/min。以下说法正确的是( )
A.该内燃机一个工作循环的正确顺序是(丙)、
(甲)、(丁)、(乙)
B.图(丙)是做功冲程,机械能转化为内能
C.汽油机和柴油机的吸气冲程吸入的都只是空气
D.汽油机和柴油机的构造相似,柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
D
2.(多选)下列四个现象中,属于内能转化为机械能的是( )
BD
A.压缩点燃棉花 B.蒸汽顶起壶盖
C.冬天哈气取暖 D.燃气推动活塞
3.(2023枣庄)如图所示,给试管内水加热至一定程度,发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过 的方式使水的内能增加;四冲程内燃机的 冲程与上述实验木塞被推出过程的能量转化相同。
4.现有一台四冲程汽油机,飞轮的转速为 20 r/s,这台汽油机每秒对外做功 次,活塞完成 次往复运动,一个工作循环需要
s。
热传递
做功
10
20
0.1
题组二 热值及热量的计算
5.下列关于热值的说法中正确的是( )
A.燃料燃烧不完全时热值变小
B.燃料的质量越大,热值越大
C.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
D.燃料的热值是燃料本身的一种特性,只与燃料种类有关,与其他因素无关
D
6.(2023东营)下列说法正确的是( )
A.打扫卫生时尘土飞扬,属于扩散现象
B.天然气燃烧越充分,其热值就越大
C.炽热的铁水具有内能,冰冷的铁块也具有内能
D.楼房中的“暖气”用水作为介质,是因为水的比热容较小
7.通过查表可知酒精的热值为3.0×107 J/kg,它表示的物理意义是
。
C
1 kg酒精完全燃烧时放出的热量是3.0×107 J
8.(跨学科试题)李白在《望庐山瀑布》中写道:“日照香炉生紫烟”,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变香炉的内能;如果用天然气灶来加热2 kg 水,使其温度上升50 ℃,则需要完全燃烧天然气 m3。[不考虑热量损失,c水=4.2×103 J/(kg·℃),
q天然气=4.2×107 J/m3]
9.(2023昆明十中开学考试)小明在家用天然气灶烧开水,在标准大气压下,5 kg 水从20 ℃加热至沸腾,完全燃烧了0.1 m3 的天然气,此过程中,水吸收的热量是 J,天然气灶烧水的热效率为
。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为4.0×107 J/m3]
热传递
0.01
1.68×106
42%
10.(2023扬州)如图所示,在估测薯片热值的实验中,小军设计了两种对水加热的方式:
方式一:薯片在烧杯中燃烧;
方式二:薯片在燃烧皿中燃烧。
(1)两种加热方式中合理的是 ;在进行
实验时,要让薯片充分燃烧,操作是 。
(2)用天平量取100 g水,并测出一片薯片的质量,用以上选取的方式燃尽薯片,并用温度计测出水升高的温度,所测出的薯片热值偏 ,原因是 。
方式二
把薯片碾碎
小
薯片燃烧放出的热量没有被水全部吸收
11.菜油是人们烹饪时常用的材料,最适宜的烹饪温度在150 ℃到
180 ℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时,将2 kg的菜油从 20 ℃ 加热到170 ℃(未沸腾)。求:
(1)菜油吸收的热量。[取c菜油=2.0×103 J/(kg·℃)]
解析:(1)菜油吸收的热量
Q吸=c菜油mΔt=2.0×103 J/( kg· ℃)×2 kg×(170 ℃-20 ℃)
=6×105 J。
答案:(1)6×105 J
(2)如果这些热量由天然气燃烧来提供,则需要完全燃烧多少立方米的天然气 (假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收,天然气的热值为4.0×107 J/ m3)
答案:(2)0.015 m3
题组三 热机效率
12.关于热机效率,下列说法正确的是( )
A.热机的效率越高说明做功越快
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.采用热值高的燃料一定能提高热机的效率
D.热机的效率越高,在做功同样多的情况下消耗的能量越多
B
13.(2024云南师大实验中学期末)如图所示,北京时间2023年10月5日8时24分,我国在西昌卫星发射中心使用长征二号运载火箭,成功将遥感三十九号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功,为新中国成立74周年献上了一份特别的生日礼物。下列关于火箭发射的说法中正确的是( )
A.火箭中的氢燃料和氧化剂是液态的,它是通过做功的方法使气体液化
B.火箭点火加速升空时,将机械能转化为内能
C.火箭的燃料燃烧时,质量减小,热值不变
D.燃料充分燃烧时,火箭发动机的效率可以达到100%
C
14.随着乡村振兴战略的提出,农村煤改气工程使天然气进入农村家庭,方便了农民生活,缩小了城乡差距。小明家改用了清洁干净的天然气灶后,烧开一壶初温为 10 ℃、质量为2 kg的水,需要燃烧 0.04 m3 的天然气。求:[水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为 4.2×107 J/m3,当地气压为标准大气压]
(1)0.04 m3天然气完全燃烧放出的热量。
解析:(1)完全燃烧0.04 m3天然气放出的热量
Q放=Vq=0.04 m3×4.2×107 J/m3=1.68×106 J。
答案:(1)1.68×106 J
(2)水烧开时吸收的热量。
(3)小明家的天然气灶烧水的热效率。
解析:(2)当地气压为标准大气压,水的沸点为100 ℃,水烧开时吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-10 ℃)
=7.56×105 J。
答案:(2)7.56×105 J (3)45%
题组四 能量的转化和守恒
15.根据能量守恒定律,下列说法中正确的是( )
A.发电机可以产生电能
B.电动机工作时消灭了电能
C.发电机和电动机都是转化能量的机器
D.自然界中各种形式的能量在不断地相互转化,人类在不断地消耗各种能量,所以总能量在不断地减少
C
16.(2024保山隆阳区期末)2023年10月26日,神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心点火发射并取得圆满成功。火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的 较大;氢在燃烧过程中实现了能量的转化和转移,能量的总量 (选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”)。
热值
保持不变
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第3节 能量的转化和守恒
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新知梳理
分层训练
一、能量的转化
自然界中存在着各种形式的能,如 .
等,在一定条件下,这些不同形式的能 (选填“可以”或“不可以”)相互转化。
二、能量守恒定律
1.内容:能量既不会凭空 ,也不会凭空产生,它只会从一种形式 为其他形式,或者从一个物体 到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量 。
2.能量的转移和转化有一定的 。
新知梳理
机械能、内能、电能、光能、化
学能、核能
可以
消灭
转化
转移
保持不变
方向性
3.只要有能量转化,就一定服从能量守恒定律。
4.第一类永动机不能制成的原因: 。
违背了能量守恒定律
分层训练
1.(2023聊城)如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是( )
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能
C.蓄电池放电将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
D
2.下列过程中,将内能转化为机械能的是( )
A.从滑梯上滑下时臀部发热 B.电热水壶烧水
C.内燃机的做功冲程 D.电风扇转动
3.(2023智源中学期末改编)2022年4月16日,航天员乘坐神舟十三号返回舱成功返回地球。下列关于返回舱进入大气层后的有关说法错误的是( )
A.返回舱下落过程中,动能转化为重力势能
B.返回舱加速下落过程中其动能增大
C.返回舱下落过程中与大气摩擦,外表面温度升高,其内能增加
D.返回舱下落过程中,航天员相对地球是运动的
C
A
4.如图所示是探究能量转化的装置,下列相关说法错误的是( )
A.水蒸气驱动叶轮转动,水蒸气的内能减小了
B.实验过程中,燃料的化学能直接转化为叶轮的机械能
C.对水加热过程中是通过热传递使水的内能增大的
D.此实验展现了热机工作时的能量转化过程
B
5.(2023昭通一模)如图所示,将水壶放在燃气灶上烧水,下列说法中正确的是( )
A.燃气燃烧时将化学能转化为内能
B.烧水使水温升高是通过做功的方式改变了水的内能
C.烧水过程中,水含有的热量变多
D.水沸腾后继续吸收热量时,温度不变,内能不变
A
6.(多选)在学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为其中正确的是( )
A.做功可以改变物体的内能
B.热传递改变物体内能是不同形式的能量的互相转化
C.在一定条件下各种形式的能量可以相互转化
D.能量在转移和转化的过程中能量的总量保持不变
ACD
7.(物理学与社会发展)2023年 5月 17日,我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段,发生的能量转化是燃料的 能转化为内能,然后再转化为卫星的 能。
化学
机械
8.(2023济南)随着我国人民生活水平的不断提高,汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机,是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时,克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量,都不能再自动地用来驱动汽车,这是由于能量转化具有 ,而我们所能利用的能源是有限的,所以需要节约能源。
内能
方向性
9.如图所示为一种人们设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处,从而循环工作,这种永动机 (选填“能够”或“不能”)永远工作下去,因为在这一过程中会有一部分 能转化为 能,而能量的总量保持不变。
不能
机械
内
10.(2023无锡)如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,棉花会立即燃烧,下压过程中活塞对筒内空气 ,空气的 能增大,该能量转化过程与汽油机的
冲程相同。
做功
内
压缩
11.如图所示,从斜面上滚下的小球能推动水平面上的木块前进一段距离,最后小球和木块都静止,对此现象,下列说法中正确的是( )
A.小球和木块的机械能都消失了
B.小球的机械能转移到木块上,但机械能的总量保持不变
C.小球与木块都静止后,能量不守恒了
D.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量(如内能等),但能的总量保持不变
D
12.小强制作了一个实验装置,自称为“永动机”,如图所示,它由转轮(5根轻杆组成)和转轴构成,在轻杆末端装有形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮,弯曲的叶片进入热水后,因吸热而伸展,起到“划水”的作用,从而推动转轮转动。叶片离开热水后,因冷却形状迅速恢复成弯 曲,转轮因此能较长时间转动。请你回答:
(1)进入热水的叶片会伸展,它的弹性势能转化为 能。
(2)叶片在热水中吸收的热量一定 (选填“大于”“等于”或“小于”)叶片对水做的功。
(3)实验证明这个“永动机”并不能一直工作,“永动机”的设想违背了 。
动
大于
能量守恒定律
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第2节 热机的效率
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新知梳理
分层训练
一、燃料的热值
1.定义:某种燃料 放出的热量与其 之比,用符号q表示。
[注意] 完全燃烧是烧完、烧尽。
2.单位:焦每千克,符号: 或焦每立方米,符号: 。
3.热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等 关。
新知梳理
完全燃烧
质量
J/kg
J/m3
无
[注意] 选用公式是由热值的单位决定的。
二、热机效率
1.定义:用来做 的那部分能量,与燃料 放出的能量之比。
2.物理意义:反映热机对能量利用率的高低。
有用功
完全燃烧
3.热机的效率是热机性能的重要指标。(热机效率总小于1)
4.提高办法
(1)使燃料 。
(2)减少 。
(3)减小 。
(4)减少 带走的能量。
充分燃烧
热量散失
摩擦
废气
分层训练
1.(2023赤峰)轿车行驶过程中,油箱中汽油逐渐减少,剩余汽油的热值、密度变化情况为( )
A.热值不变,密度不变
B.热值不变,密度变小
C.热值变小,密度不变
D.热值变小,密度变小
A
2.为了节约能源,需提高热机的效率,下列措施中不能提高热机效率的是( )
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量减小热机部件间的摩擦
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量减少热机工作的时间
D
3.(2023昆明二模)2023年1月1日起,国内全面推行国六B汽油,相比国六A汽油,国六B汽油烯烃(碳氢元素组成的化合物)含量降低约3%,因此汽车发动机工作时,能有效减少尾气中污染物的排放。图为汽车发动机某冲程的示意图,下列说法正确的是( )
A.更换国六B汽油,发动机效率就可达到100%
B.更换国六B汽油,发动机积碳会增多
C.该冲程为压缩冲程,机械能转化为内能
D.该冲程中汽缸内压强减小
C
4.两种燃料的热值之比为2∶1,它们的质量之比为4∶1,那么这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.8∶1 D.4∶1
5.(2023威海)2023年5月30日,在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中,燃料舱内的液态氢的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”);若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收,水温升高了50 ℃,则水的质量为 kg。[q液氢=1.4×108 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg· ℃)]
6.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时汽油的热值会
,发动机的效率 。(均选填“升高”“不变”或“降低”)
C
不变
40
不变
降低
7.(2023云大附中校考期中)如图是鸣子在“比较酒精和碎纸片燃烧对外放出的热量多少”的实验。
(1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关,因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 相等;实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同,以便于 .
。
质量
通过比较水升高的温度
来比较燃料燃烧放出的热量
(2)在组装图中的实验器材时,需要按照 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装。如图是鸣子安装好的实验装置,其中存在的错误是 。
(3)小王纠正了鸣子的错误,又组装了一套相同的实验装置,备好秒表,在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片,读出水的初温后,进行如下操作:
①先点燃酒精,再点燃碎纸片;
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同,读取温度计的示数;
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束,分别读取温度计的示数;
自下而上
温度计的玻璃泡没有和液体充分接触
小伟认为上述操作中,操作 (选填“①”“②”或“③”)是错误的,鸣子根据正确操作获得的数据,算出了燃料的热值,发现结果小于该燃料的实际热值,原因是 。
(4)小褚要比较不同物质吸热升温的特点:
①小禇应选择图 两个装置进行实验。
②实验中通过 (选填“温度计升高的示数”或“加热时间”)来反映液体吸收热量的多少。
②
燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收
(甲)、(乙)
加热时间
8.(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10 kg的水从25 ℃加热到100 ℃。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg· ℃),高能聚合油的热值约为4.2×
107 J/kg。求:
(1)这些水吸收的热量。
解析:(1)水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg× (100 ℃-25 ℃)=3.15×106 J。
答案:(1)3.15×106 J
(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
答案:(2)0.1 kg
9.(2022云南)顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”,生动地呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸汽进行加热。若将2.5 kg的水加热到沸腾,水温升高了80 ℃[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤=3×107 J/kg],在此过程中,求:
(1)水吸收的热量。
解析:(1)根据Q=cmΔt可知,水吸收的热量为
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×80 ℃=8.4×105 J。
答案:(1)8.4×105 J
(2)采用煤炉加热,煤炉加热水的效率为10%,煤燃烧放出的热量。
(3)需要完全燃烧煤的质量。
答案:(2)8.4×106 J (3)0.28 kg
10.(2024云大附中期末)2023年9月23日,第十九届亚运会开幕式在杭州奥体中心体育场隆重举行。开幕式上主火炬采用废碳再生的“绿色甲醇”为燃料点燃。实现了循环内的零排放的点火创新,此创新在亚洲奥林匹克运动发展历程中具有里程碑意义。当完全燃烧0.5 kg的绿色甲醇时,[q甲醇=2.3×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)绿色甲醇完全燃烧释放出的热量。
解析:(1)完全燃烧0.5 kg的绿色甲醇放出的热量
Q放=mq甲醇=0.5 kg×2.3×107 J/kg=1.15×107 J。
答案:(1)1.15×107 J
(2)若这些热量的80%被水吸收,可将多少千克的水温度升高50 ℃ (结果保留一位小数)
答案:(2)43.8 kg
(3)被水吸收的热量相当于用功率为1 000 W的加热器加热多久 (忽略热量损失)
答案:(3)9.2×103 s
11.小明取少量燃料置于燃烧皿中,点燃后对100 g的热水加热4 min,然后立即将其熄灭,测得消耗燃料4.2 g,并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图象如图(乙)中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热,该燃料的热值为2×106 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),整个过程中忽略水的质量变化,下列说法中正确的是( )
A.通过图象计算得知4 min水吸收的热量为2 520 J
B.通过计算得出燃料燃烧放出的热量有40%被水吸收
C.水吸收的热量和燃料燃烧放出的热量都与加热时间成正比
D.若实验装置和热损失比例均不变,利用该燃料加热另一杯水,绘出了如图
(乙)中b线所示图象,则这杯水的质量大于上一杯水的质量
C
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