作業(yè)03 熱機、熱機效率、能量的轉化和守恒
1、內燃機大概的工作過程：內燃機的每一個工作循環(huán)分為四個階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的，而做功沖程是內燃機中唯一對外做功的沖程，是由內能轉化為機械能。另外壓縮沖程將機械能轉化為內能。
2、熱值：
定義：1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
單位：J/kg
公式：Q＝mq（q為熱值）。
實際中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′聯(lián)合解題。
3、酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1 kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107 J。
煤氣的熱值是3.9×107 J/m3，它表示：1 m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107 J。
4、熱機的效率：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。
5、公式：η=W有用/ Q總= W有用/qm=cm(t-t0)/ qm
6、能量的轉化和守恒
能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
1．（2023·河南信陽·校聯(lián)考一模）下列說法正確的是（ ）
A．汽油機在壓縮沖程中，是內能轉化為機械能
B．熱機內部燃料放出的熱量越多，熱機效率就越高
C．熱機做功越快，熱機效率越高
D．汽油機吸氣沖程吸入的是汽油和空氣混合物，柴油機吸入的只有空氣
2．（2023·湖北十堰·統(tǒng)考中考真題）2023年5月30日，長征二號F運載火箭搭載神州十六號載人飛船，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，運載火箭的噴氣發(fā)動機向下噴氣，推動火箭升空。各地雷達監(jiān)測站即時向指揮中心傳遞火箭運行信息。下列有關說法正確的是（ ）
A．運載火箭應選用密度小、熱值大的燃料
B．各地雷達監(jiān)測站利用超聲波向指揮中心傳遞信息
C．火箭向下噴氣獲得推力與內燃機的壓縮沖程相似
D．火箭升空過程中，需要克服空氣阻力做功，能量不守恒
3．（2023·湖南岳陽·統(tǒng)考中考真題）小明利用圖示裝置進行實驗，加熱試管使水沸騰是通過 （選填“熱傳遞”或“做功”）的方式改變水的內能，在水蒸氣驅動下葉輪轉動起來，這個實驗體現了 （選填“熱機”或“電動機”）的原理。

4．（2023·江蘇蘇州·統(tǒng)考中考真題）工地上太陽暴曬的鋼筋熱得燙手，鋼筋內能是通過 的方式增加的，用切割機切割鋼筋，切割片溫度急劇上升，該過程內能變化情況與熱機的 沖程相同。
5．（2022·遼寧阜新·統(tǒng)考中考真題）我市在“創(chuàng)建文明城市”活動中，同學們在老師的帶領下一起到居民小區(qū)勞動?！靶V告”粘在建筑物上不易被清除掉，因為分子間存在 ；用鋼絲球清除“小廣告”，過了一會兒鋼絲球發(fā)熱，這是通過 方式改變內能的，其能量轉化方式與熱機中的 沖程相同。
6．（2022·四川廣元·統(tǒng)考中考真題）“鉆木取火”過程中的能量轉化與四沖程熱機的 沖程的能量轉化方式相同；熱機工作過程中有大量的能量損失，其中 帶走的能量最多。
7．（2022·江蘇無錫·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，在試管里裝入一些水，用軟木塞塞住試管口，將試管放在酒精燈上加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖開，在這一過程中，水蒸氣膨脹對軟木塞 ，水蒸氣的一部分 能轉化為軟木塞的 能，利用這一原理，可以制成熱機。
8．（2023·山東濟南·統(tǒng)考中考真題）隨著我國人民生活水平的不斷提高，汽車已進入尋常百姓家。汽車發(fā)動機的主要部分是汽油機，是把汽油燃燒放出的 轉化為機械能的裝置。汽油機工作時，克服摩擦消耗的能量、機械傳熱損失的能量以及廢氣排出帶走的能量，都不能再自動地用來驅動汽車，這是由于能量轉化具有 ，而我們所能利用的能源是有限的，所以需要節(jié)約能源。
9．（2023·四川廣安·統(tǒng)考中考真題）小紅一家到某基地露營時，用火爐將質量為2 kg、初溫為20℃的水加熱到60℃，燃燒了100 g木炭。已知：水的比熱容，木炭的熱值。求：
（1）水吸收的熱量；
（2）該火爐燒水的熱效率。

1．（2023·黑龍江哈爾濱·統(tǒng)考中考真題）墨子尋“端”、天工開物、蛟龍入海、神舟升空，這些千年華夏文明和現代中國科技彰顯了我國的文化傳承。下列說法不正確的是（ ）
A． 一切物體都是由原子組成的
B． 流水沖擊水輪轉動，利用了水的機械能
C．蛟龍?zhí)栂聺摃r受浮力作用
D． 長征系列火箭用熱值大的物質作燃料
2．（2023·內蒙古赤峰·統(tǒng)考中考真題）轎車行駛過程中，油箱中汽油逐漸減少，剩余汽油的熱值、密度變化情況為（ ）
A．熱值不變，密度不變B．熱值不變，密度變小
C．熱值變小，密度不變D．熱值變小，密度變小
3．（2023·江蘇無錫·江蘇省錫山高級中學實驗學校?？家荒＃?022年9月，衛(wèi)星“夸父一號”使用長征二號運載火箭發(fā)射升空，開啟對太陽的探測之旅，“夸父一號”主要以偏二甲肼作為燃料，其質量為1 500 kg，它完全燃燒可以產生的熱量為 J。發(fā)射過程中的能量轉換與熱機的 沖程相同。（q偏二甲肼=4.2×107J/kg）
4．（2023·山東威海·統(tǒng)考中考真題）2023年5月30日，在酒泉基地發(fā)射的“神舟十六號”載人飛船升空過程中，燃料艙內的液態(tài)氫的熱值 （選填“變大”“不變”或“變小”）；若液態(tài)氫完全燃燒放出的熱量有60%被水吸收，水溫升高了，則水的質量為 。（，）
5．（2023·四川德陽·統(tǒng)考中考真題）燃料的燃燒是一種化學變化，在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為 能。500g酒精完全燃燒放出的熱量Q= J。（酒精的熱值q=3.0×10?J·kg?1）
6．（2022·江蘇南京·統(tǒng)考中考真題）使用天然氣有助于碳中和目標的實現，天然氣燃燒過程中，將化學能轉化為 能，用天然氣灶將質量為2.2 kg，初溫為25℃的水加熱到75℃，水吸收的熱量是 J；若燒水的效率為42%，此過程中完全燃燒天然氣 kg。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）；天然氣熱值為4.4×107J/kg]
7．（2023·山東聊城·統(tǒng)考中考真題）高能聚合油是一種安全、清潔、可再生的新型環(huán)保燃料。某次用高能聚合油灶具將10 kg的水從25℃加熱到100℃。已知水的比熱容是，高能聚合油的熱值約為。求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若該高能聚合油灶具燒水的熱效率為75%，則燃燒了多少千克高能聚合油。
1．（2022·湖南湘潭·統(tǒng)考中考真題）如圖，蒸粽子時，鍋蓋被水蒸氣頂起而發(fā)生“跳動”，下列說法正確的是（ ）
A．水沸騰時，溫度繼續(xù)升高
B．蒸鍋燙手，因為它含有的溫度多
C．聞到粽香，說明加熱后分子才運動
D．水蒸氣頂起鍋蓋過程的能量轉化與內燃機做功沖程相似
2．（2022·湖南湘潭·統(tǒng)考中考真題）有關能源和能量，下列說法正確的是（ ）
A．電能是一次能源
B．只有裂變才能釋放出核能
C．風能是可再生能源
D．能量是守恒的，我們不需要節(jié)約能源
3．（2023·陜西·統(tǒng)考中考真題）在標準大氣壓下，使用煤氣灶將2 kg的水從20℃加熱到100℃，水吸收的熱量是 J，若不計熱量損失，此過程需要完全燃燒 kg的煤氣，這是通過 的方式增加了水的內能。未使用完的煤氣的熱值 （選填“變大”“變小”或“不變”）［水的比熱容，煤氣的熱值］
4．（2023·四川廣元·統(tǒng)考中考真題）某研學活動小組在實踐活動期間，粗略測量了一農家柴火灶的熱效率。同學們在柴火灶的鐵鍋里倒入5 kg水。蓋上鍋蓋，完全燃燒了1 kg干木柴使水溫從升高到，水吸收的熱量為 J，該柴火灶的熱效率為 。[水的比熱容是），這種干木柴的熱值是]
5．（2023·山東棗莊·統(tǒng)考中考真題）為全面推進“鄉(xiāng)村振興”工程，加快農業(yè)農村綠色發(fā)展，我市部分農村地區(qū)已經使用上了天然氣燒水煮飯。小明同學用他家的天然氣灶將質量為2 kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是 J；消耗了0.03 m3的天然氣，則此天然氣灶的熱效率為 ?！舅谋葻崛輈=4.2×103J/（kg·℃），天然氣的熱值q=7.0×107J/m3】
6．（2022·遼寧朝陽·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，將水加熱至沸騰后，塞子被沖出，此過程的能量轉化方式與汽油機的 沖程相同。若單缸四沖程汽油機飛輪轉速為1 200 r/min，則1 s內完成 個沖程。
7．（2022·山東菏澤·統(tǒng)考中考真題）水從高處流向低處后，無法自發(fā)回到同樣的高度，說明能量的轉化具有 ，所以盡管能量是守恒的，我們仍然要節(jié)約能源。請列舉一例可再生能源： 。
8．（2023·湖北宜昌·統(tǒng)考中考真題）近些年來，國家大力提倡開發(fā)各種綠色可再生能源，助力實現“碳達峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標。如圖所示是宜昌某風電場，總裝機容量5×104kW，年發(fā)電量9000萬度。問：
（1）該風電場年發(fā)電時間可達多少小時？
（2）如果火電站的發(fā)電效率為40%，要得到相同的電能，每年需要多少噸煤？（煤的熱值為3.0×107J/kg）
1．（2023·湖南長沙·統(tǒng)考中考真題）磚的制作工藝流傳數千年，從曬制到燒制，從青磚到紅磚，小小的磚塊見證了人類邁向文明的歷程，下列說法正確的是（ ）
A．曬制泥坯時，泥坯溫度越高含有的熱量越多
B．高溫燒制時，通過熱傳遞的方式改變磚塊的內能
C．燒制紅磚時，燃料燃燒越充分，其熱值越大
D．在質地均勻的磚上雕刻花紋，磚的密度變小
2．（2023·山東日照·統(tǒng)考中考真題）2023年5月28日，C919大型客機進行首次商業(yè)載客飛行，飛機的發(fā)動機選用航空煤油作為燃料，假如航空煤油的熱值為，完全燃燒50kg航空煤油放出的熱量為 J。山東五征集團生產的某型號農用拖拉機，為提高發(fā)動機的效率需要在 沖程讓燃料充分燃燒。
3．（2023·湖北鄂州·統(tǒng)考中考真題）小勇同學購買了一款戶外分體式燃氣爐，準備去戶外野炊，用該燃氣爐燒水時，把初溫為20℃的1kg水加熱到100℃，燃燒了0.025m3天然氣，則水吸收的熱量為 J，假設天然氣完全燃燒，則燃氣爐燒水的效率為 。（天然氣的熱值為4×107J/m3）
4．（2023·江蘇無錫·統(tǒng)考中考真題）我國的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩水電站實現聯(lián)合調度，標志著世界最大的“清潔能源走廊”已形成。水力發(fā)電是將水的 能轉化為電能，水能是 （選填“可再生”或“不可再生”）能源，水電站年均發(fā)電量可達，若這些電量改用煤進行火力發(fā)電，效率為，煤的熱值為，則需要用煤 。
5．（2023·福建·統(tǒng)考中考真題）蒸米時，木桶中米內能的增加是通過 方式實現的，完全燃燒10kg的干木柴能釋放出 J的熱量。（干木柴的熱值為1.2×107J/kg）
6．（2023·湖北荊州·統(tǒng)考中考真題）某燃氣熱水器將20L的水從20℃加熱到70℃，完全燃燒了0.21m3的煤氣，水吸收的熱量是 J，該燃氣熱水器燒水的效率是 。[已知水的比熱容為，水的密度為，煤氣的熱值為]
7．（2023·湖南益陽·統(tǒng)考中考真題）如圖所示為某種固體酒精爐，固體酒精爐比液體酒精爐使用時更安全。為了測定該固體酒精爐的熱效率，在爐中放入40g的固體酒精，當固體酒精燃燒完后，鍋中1kg的水溫度從20℃升高到了70℃。已知固體酒精的熱值為1.5×107J/kg，水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃）。
（1）若固體酒精完全燃燒，則放出的熱量是多少？
（2）水吸收的熱量是多少？
（3）小明測得固體酒精爐的熱效率是多大？
（4）請寫出固體酒精爐熱效率不高的一個原因。

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