13.4 热机效率和环境保护（热机效率 环境保护）
混合动力汽车是由一台内燃机和一台电机组成,它既可以充当电动机驱动汽车,又可以充当发电机给蓄电池充电。混合动力汽车启动时,内燃机并不工作,蓄电池通过电机向车轮输送能量;当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,向车轮输送能量,并通过电机给蓄电池充电。混合动力汽车由于有电池和电动机,汽车的驱动可以借助电动机,发动机可以一直工作在最高效率的区间,效率可以一直维持在40%以上,因此混动汽车除了可以利用电能驱动之外,还能起到很好的节能作用。
(1)驾驶员踩刹车踏板时,可以通过车轮带动电机发电,回收一部分的能量,此过程机械能转化为 (填写能量形式)。
(2)假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油500 L(ρ汽油=0.8×103 kg/m3),将发动机的效率从30%提高到40%每年可以节省汽油 kg。
【基础堂清】
1.某汽车的汽油机每秒做功40次,则其曲轴在1 min内转动了 圈。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,汽油机的工作效率会 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
2.某单缸四冲程汽油机,飞轮每分钟转3000转,则每秒对外做功 次,每次对外做功115 J,该汽油机的效率为25%,连续工作1小时需消耗汽油 kg。(q汽油=4.6×107 J/kg)
3.汽车的发动机大多数是内燃机,内燃机是热机的一种,下列关于热机和环境保护的说法正确的是 （ ）
A.热机排出的尾气没有内能
B.热机的效率能达到100%
C.热机的大量使用不会造成环境污染
D.汽油机的压缩冲程是将机械能转化成内能
4. 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.甲图是压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由乙图可知,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
【素养日清】
5.两台汽油机,甲的效率为35%,乙的效率为25%,这两个数据表示 （ ）
A.甲做的功比乙多
B.甲的功率比乙大
C.在相同时间内,甲燃烧的汽油比乙多
D.在消耗相同汽油时,甲做的有用功比乙多
6. 热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机,这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10 s。立志成为汽车设计师的小明,也想设计改造发动机,使热机的效率达80%。考虑影响热机效率的因素,你认为小明可以在哪些方面改进创新 。假如小明的设想实现了,会给我们的生活带来哪些影响 (答案合理即可)。(写出一条即可)
【参考答案】
情境创生
(1)电能
(2)100
基础堂清
1.4800 减小
2.25 0.9
3.D 4.A
素养日清
5.D
6.改良发动机的结构(或减小连杆转轴处的摩擦;或使用合适的燃料,使燃料充分燃烧;或尽量减少各种热损失)(答案合理即可) 节能(环保)13.4 热机效率和环境保护（燃料的热值）
天然气水合物,即可燃冰,是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质,因其外观像冰,遇火即燃,因此被称为“可燃冰”“固体瓦斯”和“气冰”。天然气水合物分布于深海或陆域永久冻土中,其燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水,污染远小于煤、石油等,且储量巨大,因此被国际公认为石油等的接替能源。
(1)“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力。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。
(2)以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J,这些热量可以使
kg的水从20 ℃加热至100 ℃。[c=4.2×103 J/(kg·℃),q煤气=4.2×107 J/kg]
【基础堂清】
1.为了描述燃料释放热量的能力,人们把某种燃料 之比,叫作这种燃料的热值，用符号 表示。
2.燃料完全燃烧放出热量的计算公式是 。Q表示 ;m表示 ,单位是 。
3.我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌超算一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值 (选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减少,热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
4. 氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点,是火箭上常用的燃料。氢燃料的热值为1.43×108 J/kg,它的物理意义是 。完全燃烧0.5 kg的氢气可放出
J的热量;若一罐氢气用去了一半,则剩余氢气的热值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
5.由热值的定义可知,热值q=,式中m是燃料的质量,Q是燃料完全燃烧放出的热量,那么 （ ）
A.热值的大小与Q成正比
B.热值的大小与m成反比
C.热值的大小与Q、m都有关,由Q与m共同决定
D.热值的大小与Q、m都无关,由燃料的种类决定
6.运动员经常喝功能饮料来补充能量,有一种功能饮料标有“能量密度:2.84 kJ/mL”的字样,下列物理量中与“能量密度”的含义相似的是 （ ）
A.内能 B.热量
C.热值 D.比热容
【素养日清】
7. 淄博烧烤火出圈,“坐高铁去撸串”等话题不断在社交平台刷屏。如图所示,这是羊肉串架在炭火上烤的情景。关于烤羊肉串涉及的物理现象,下列说法中正确的是 （ ）
A.肉烤熟是通过做功的方式改变其内能的
B.很远就能闻到肉香味是扩散现象
C.烤好的羊肉串变凉的过程中,含有的热量不断减少
D.木炭燃烧得越充分,燃料的热值越高
【参考答案】
情境创生
(1)热值
(2)4.2×108 1250
基础堂清
1.完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量 q
2.Q=qm 燃料完全燃烧放出的热量 质量 kg
3.大 不变
4.1 kg氢燃料完全燃烧放出的热量是1.43×108 J
7.15×107 不变
5.D 6.C
素养日清
7.B
