14．4 热机与社会发展

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14．4 热机与社会发展
一、掌握基础
1、热机种类很多，有蒸气机、 机、 机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。
2、热机的共同特点是：将燃料燃烧时的 能转化为 能，又通过做功，把内能转化为 能。
3、四冲程内燃机是由__________、__________、__________、__________四个冲程组成的。4、其中做功冲程是把 能转化为 能的过程，其余的三个辅助冲程是靠__________来完成的；压缩冲程是把 能转化为 能。
5、汽油机与柴油机的区别：完成下表填空
汽油机 柴油机
构造
吸气冲程
启动
效率
6、热机的效率η= ；提高热机效率的措施是 。
7、热机的出现，给社会带来进步的同时，也对环境造成严重的污染。热机排放的废气不仅温度高于环境温度，是造成 效应的原因之一；而且还含有 、SO2、NO2、CO和 等对人体有害的物质，严重污染 和直接影响人们的身体健康和动植物的生存。
8、减小热机废气中的 物质，控制废气 ，已成为人类保护环境的重要措施。具体做法有：（1）推广使用 汽油，安装 发动机等，（2）用 汽车、 汽车、 汽车等逐步取代以汽油为燃料的汽车。
二、重难点例析
例1：在四冲程内燃机工作的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程，这两个能量转化的过程存在于（ ）
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、吸气冲程和排气冲程。
分析：使用内燃机的目的，是利用内能做功，让内能转化为机械能，这一过程发生在做功冲程。而做功冲程把内能转化为机械能的效率，取决于气缸的压强和温度，压强越大，温度越高，转化效率越高，压缩冲程正是把机械能转化为燃气的内能，使气缸内的气体压强增大，温度升高，从而提高热机效率。
答案：B。
延伸训练1：在内燃机工作的四个冲程中，机械能转化为内能的过程是（ ）
A、吸气冲程。B、排气冲程。C、压缩冲程。D、做功冲程。
例2：若柴油机甲的效率高于柴油机乙的效率，这表明（ ）
A、甲做功多。B、甲做功快。C、甲消耗柴油少。D、甲将热能转化为机械能的比例大。
分析：本题考查对于效率概念的掌握，题目要点如下：（1）效率与功率的区别是：效率是节能的问题，效率高表明完成同样多的功，消耗的能量较少；功率是做功快慢的问题，即省时的问题，功率大表明完成同样多的功所需的时间少。而做功的多少和消耗油料的多少，跟效率无关，而是由功率大小和所用时间的多少决定。
答案：D。
延伸训练2：两台汽油机，若甲汽油机的效率高于乙汽油机，则( )·
A.甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
B.甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率
C·在功率相同的情况下，甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
D·在输出功相同的情况下，甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
例3：热机对人类进步作出了具大的贡献，但也对环境造成了严重的污染。如废气带出的热量是造成城市 效应的原因之一；废气里含有很多有害的气体，会对 造成污染。请你提出一条减小热机对环境污染的措施？
分析：节能和环保是当今社会热点，也是中考的热点。基础教育就是要培养学生的节能意识和环保意识，潜移默化，使学生长大后，考虑问题和行为上都有节能和环保的意识，从而自觉地节约能源，保护环境，即达到教育的目的了。
答案：热岛，大气，用电动汽车、太阳能汽车取代汽油汽车和柴油汽车。
延伸训练3：汽车排放的废气含有铅、SO2、NO2、CO、CO2等对人体有害物质，严重污染 ，直接影响人们的 和动植物 ，排放的CO2会造成全球
效应。
三、综合探究
随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气等燃料燃烧释放的二氧化碳越来越多，使全球温室效应加剧，许多科学家认为二氧化碳是最主要的温室气体。某校科技小组设计了一个实验，探究CO2气体和空气在相同光照情况下升温的快慢。
实验步骤如下：
（1）选两只 （相同/不同）的透明广口玻璃瓶，并在用来密封广口玻璃瓶口的木塞中间钻一小孔。
（2）将装有CO2气体和装有空气的两只广口玻璃瓶都盖上木塞，并在木塞中间的小孔中各插入 。
（3）将两只广口瓶放入冰箱冷藏一段时间，使两瓶气体的 相同。
（4）从冰箱中取出两只广口玻璃瓶，放在阳光充足的地方。
（5）每隔3min观察并记录数据。
根据要求回答问题：
1、 把实验步骤中的空格补充完整。
2、 温室效应导致全球气候变暖，从而造成海平面上升、热带风暴频发等一系列气象灾害，人类已认识到温室效应的危害，正在制定国际公约以限制温室气体的排放，请你提出一个减小CO2气体排放的合理建议。 。
四、巩固提高
1、如图14-4-1所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热一段时间，可观察水蒸气对木塞 ，瓶口出现 ；人类利用这一原理制造出的机器叫 机。
图14-4-1
2、汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是将_____ 能转化为_______能。
3、完成下表，指出汽油机和柴油机的主要区别：
汽油机 柴油机
吸入气缸的气体
构　　造
点火方式
4、大量使用热机，给人们带来了很大的方便，但是也给环境造成了污染，其主要原因是热机运转时产生__________________________·
5、汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，如图14-4-2所示中表示内能转化为机械能的冲程是（ ）
6、关于“热机”，下列说法中正确的是：
A．做功冲程的能量转化是机械能转化为内能
B．改进技术，可以使热机的效率达到100%
C．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性
D．冬天晚上要把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时水凝固胀坏水箱
7、下列所说的措施中，不能提高热机的效率的是（ ）
A、把煤磨成煤粉，吹进炉膛。B、加大受热面，减小烟气带走的热量。
C、减小摩擦，合理保养。D、增大热机的功率。
8、内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能变化情况是（ ）
A、内能减小，温度降低。B、内能不变，温度不变。C、内能增大，温度升高。D、内能增大，温度降低。
9、关于热机的机械效率，以下几种说法正确的是（ ）
A、有用功跟燃料燃烧值的比值。
B、用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比。
C、燃料完全燃烧所放出的能量跟用来做有用功的那部分能量之比。
D、用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧所放出的能量之比。
10、设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。
（1）为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。5kg水在冷却系统中升高50℃，所吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]
（2）柴油在某些发动机气缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机输出的功率是8.5×104W，则此汽车发动机的效率是多少？。
五、小试中考
1、（07贵阳）汽油机是热机中的一种，如图14-4-3所示，是汽油机的
冲程，此过程是将内能转化为 能。热机的发展和应用推动了社会的快速发展，但同时又对环境造成了一定程度的污染，还要消耗大量的不可再生能源，对此请你写出一条合理建议： 。
2、（05 连云）关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法
①在做功冲程中，是机械能转化为内能
②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功
④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是
A．只有②③ B．只有①③
C．只有②④ D．只有②③④
3、（06 兰州）单缸四冲程汽油机，完成一个工作循环，曲轴转过（ ）
A、720°。B、180°。C、150°。D、90°。
4、（06 随州）根据未来计划，随州城区有望发展成为一座汽车城。
材料一：汽车排量，气缸工作容积是指活塞上止点到下止点的有效行程中所扫过的气体容积，又称单缸排量，它取决于缸径和活塞行程。汽车发动机总排量是指用单（气）缸排量乘以（气）缸数。
材料二：根据发动机总排量V（单位为L）定义：小排量汽车V≤1L；中排量1L2L。
材料三：随州某汽车公司设计了一款四缸发动机汽车，每缸活塞行程均为8cm，每缸活塞横截面积均为50cm2。
（1）、通过计算说明该款汽车属于小、中、大排量中的哪一种，说明图14-4-4中气缸正处在什么冲程。
（2）、每个气缸的每个循环中都有一个做功冲程，做功冲程中汽油燃烧在缸内可产生106Pa的高压。求一个气缸的每一个做功冲程中高压气体对活塞做的功。
图14-4-4
5、（08 临沂）、如图14-4-5所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会看到塞子被弹起。
（1）拉动绳子克服摩擦做功，是将机械能转化为________________能。
（2）请说出该实验中的某一现象并简述其原因。
现象：__________________________；
原因：__________________________________。
图14-4-5
本章知识结构：
：
答案：
14．4
一、掌握基础
1、汽油，柴油。2、化学，内，机械。3、吸气、排气、压缩、做功。4、内，机械，惯性，机械，内。5、
汽油机 柴油机
构造 有火花塞 喷油嘴
吸气冲程 燃气混合气 空气
启动 点燃 压燃
效率 较低 较高
6、W有用/Q放。使燃料尽可能充分燃烧；尽量减小热损失；减小摩擦，合理保养等。7、热岛，铅，CO2 ，大气。8、有害物质，排放量，（1）无铅，电子控制燃油喷射发动机；（2）天燃气，太阳，电动。
二、延伸训练：1、C。2、D。3、大气，身体健康，生存，温室。
三、综合探究
1、相同，温度；2、用核能，水能等替代火力发电；用天燃气汽车，太阳汽车，电动汽车替代燃油汽车等。
四、巩固提高
1、做功，“白气”，蒸气。2、内，机械。3、
汽油机 柴油机
吸入气缸的气体 燃气混合气 空气
构　　造 有火花塞 喷油嘴
点火方式 点燃 压燃
4、废气。5、C。6、C。7、D。8、A。9、B。10、（1）1.05×107J；（2）42.5%。
五、小试中考
1、做功，机械，用天燃气汽车，太阳汽车，电动汽车替代燃油汽车（合理即可）。2、A。3、A。4、（1）中排量汽车，做功冲程。（2）4000J。5、（1）内（热）（2）现象①：塞子被弹起；
原因：筒内气体膨胀对活塞做功。
现象②：筒口出现白雾；
原因：气体膨胀做功，内能减小，温度降低，液化成小液滴。
现象③：筒壁发热；
原因：摩擦生热，机械能转化为内能。
A． 　 B． 　 C． 　 D．　　　　　　　　　　　　　　
图14-4-2
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