第四节 热机效率和环境保护
知识点 1 热值
1．燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的________能转化为________能。
2．无烟煤的热值是3.4×107 J/kg，其表示的意义是
________________________________________________________________________。
如要获得1.7×108 J的热量，需要完全燃烧______kg的无烟煤。
3．一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量相当于0.55 kg的干木柴完全燃烧放出的热量，则干木柴的热值为______________。如果用掉一半后，干木柴的热值将变为______________。
4．一杯质量为2 kg、初温为25 ℃的水，吸热后温度升高了50 ℃，所吸收的热量为__________J。若用热值为q煤＝3×107 J/kg的煤来加热，则需用煤________g。(假设无热量损失)
5．关于燃料的热值，以下说法中正确的是( )
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．1 kg某种燃料燃烧放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
6．煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )
A．煤比干木柴含有的热量多一些
B．烧煤比烧干木柴产生的温度高一些
C．烧煤比烧干木柴产生的热量多一些
D．要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少
7．四口之家分别单独使用不同种类的燃料时，平均月消耗量分别为：木柴约200 kg、烟煤约80 kg、液化石油气约30 kg、煤气约60 kg。这四种燃料中，哪一种燃料的热值最高( )
A．木柴 B．烟煤
C．液化石油气 D．煤气
8．两种燃料的热值之比为2∶1，它们的质量之比为1∶4，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
知识点 2 热机效率
9．燃料燃烧时，对外做的________功与燃料______所释放的能量的比值称为热机效率。
10．如图13－4－1所示为热机的能量流向图，则热机效率可以表示为( )
图13－4－1
4
A．η＝×100%
B．η＝×100%
C．η＝×100%
D．η＝×100%
11．热机的热效率总小于1，下列原因中错误的是( )
A．热机工作时排出的废气的温度还很高，要带走一部分热量
B．热机的一些部件在运动时要克服摩擦做功
C．燃料燃烧时使热机温度升高，也要向周围散失一些热量
D．许多热机设计和制造不够精良
12．为节约能源，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．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量增加热机的工作时间
知识点 3 环境保护
13．热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。如排放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物，会形成________，危害植物，污染环境等。
14．现代火箭用液态氢做燃料，是因为它具有( )
A．较大的比热容 B．较低的沸点
C．较高的凝固点 D．较大的热值
15．柴油机燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能。是否节能，是衡量机器性能好坏的重要指标。关于柴油机尾气的温度跟柴油机性能之间的关系，你认为正确的是( )
A．尾气的温度越高，柴油机性能越好
B．尾气的温度越低，柴油机性能越好
C．尾气的温度高低与柴油机性能好坏无关
D．以上说法都不正确
16．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值( )
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
17．关于热机，下列说法正确的是( )
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
4
18．内燃机一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，实现将内能转化为机械能的是________冲程。发动机运行前必须加润滑油，是为了________。某品牌汽车运行100 km耗油8 kg，这些汽油完全燃烧要放出____________J的热量。(汽油的热值q＝4.6×107 J/kg)
19．秸秆野外焚烧，既不安全又不环保，且浪费能源，若回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。100 kg秸秆可产生沼气1 m3，若完全燃烧这部分沼气可产生热量____________J，不计热量损失，这些热量可以使________kg的水温度升高50 ℃。[已知沼气的热值为4.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
20．某家用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107 J/m3。求：
(1)天然气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)该热水器工作时的效率。
21．[2017·益阳] 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是( )
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
22．[2017·福建] 一辆汽车为50 km长的新建大桥进行通车测试，如图13－4－2所示。汽车总质量为1.5 t，以100 km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4 kg的汽油。g取10 N/kg，求：
(1)汽车通过大桥所需的时间。
(2)牵引力所做的功。
(3)汽油机的效率。(q汽油＝4.6×107 J/kg)
图13－4－2
4
详解详析
1．化学 内
2．1 kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4×107 J 5
3．1.2×107 J/kg 1.2×107 J/kg
4．4.2×105 14
5．A 6.D 7.C 8.A 9.有用 完全燃烧
10．B [解析] 热机效率是指对外做的有用功跟燃料完全燃烧放出的能量的比值，故η＝×100%正确。
11．D 12.D 13.酸雨 14.D 15.B
16．A [解析] 密度、比热容、燃料的热值都属于物质的特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系，所以选项A正确。
17．B 18.做功 减小摩擦 3.68×108
19．4.2×107 200
20． (1)天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝1 m3×3.2×107 J/m3＝3.2×107 J。
(2)水吸收的热量：
Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(50 ℃－20 ℃)＝1.26×107 J。
(3)热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝39.375%。
21．D [解析] 热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率。使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率，故ABC正确；增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故D错误。
22．(1)t＝＝＝0.5 h。
(2)牵引力：F＝f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×1.5×103 kg×10 N/kg＝1.2×103 N。
牵引力做功：W＝Fs＝1.2×103 N×5×104 m＝6×107 J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝m汽油q汽油＝4 kg×4.6×107 J/kg＝1.84×108 J；汽油机效率：η＝×100%＝×100%≈32.6%。
4
微信/支付宝扫码支付