课题汽车中物理知识

汽车中的热学知识北郊中学姜皎引入：在中学物理中，热学是一个重要部分。我们所熟习的汽车，就包括好多热学知识，不信我们来看看小明春节时期的所见所闻。【物态变化板块】师：年关，小明一家去东北叔叔家过年。春节时期，叔叔开车带小明各处参观。行驶一段时间后，发现汽车的前窗玻璃蒙上一层雾，看不清前面道路，只见叔叔翻开空调开关，对着玻璃吹暖风，不一会儿玻璃上的雾气就消逝了。你能解说一下雾产生的原由吗？生：水蒸气（碰到冷的玻璃）液化形成的小水珠。师：雾形成在车窗的内侧仍是外侧？（终究是哪里的水蒸气遇冷液化的？）生：内侧。师：什么原由呢？生：因为车内的水蒸气温度高，遇冷玻璃液化。师：很好，请坐！翻开空调开关，对着玻璃吹暖风，雾就消逝了，谁来谈谈除雾的原理。生：对着车窗吹暖风，加速了小水珠的蒸发，车窗玻璃就变清楚了；使玻璃变暖，水蒸气不会遇冷液化了。师：我们都有这样的体验，假如在夏季，车内开了一段时间空调后，挡风玻璃上也会蒙上一层雾，这层雾出此刻车窗的哪一侧？生：车外温度较高的水蒸气碰到冷的玻璃，液化形成的小水珠，在外侧。师：比较冬季和夏季，水蒸气液化的地点不同样，要点看什么？生：哪侧有热的水蒸气，就在哪侧液化。师：小明还发现汽车的前后玻璃不太同样，后玻璃板中嵌有一道道的黑线，叔叔告诉小明说这是电热丝。电热丝在此中所起的作用是什么？生：（我们不如从它的名称去考虑，为何要产生热量呢？）也是去除玻璃上的霜或雾，以方便司机经过观后镜察看车后的状况。师：那电热丝去雾的原理是什么？生：依据电流的热效应，给电热丝通电产生热量使玻璃温度高升，使雾汽化。师：特别棒！请同学们再思虑一下，汽车上还有哪些物态变化现象？同桌之间可互相讨论。生：车上有固体清爽剂，我们能闻到，是升华现象；初冬的清晨，车在外时间放长了，车身上有霜，是凝华现象；水箱中的水凝结结冰。师：特别好，同学们讲话很热情，动脑很踊跃。行驶的路上，小明还看到了更为奇异的现象：路边一位司机在往发动机水箱里倒二锅头，小明很好奇，莫非汽车也要饮酒么？叔叔笑着说实质上是往水中掺酒精。师：思虑：为何用水来冷却而不用其余物质？生：因为水的比热容大。师：既然水能冷却发动机，加酒精又有什么用？生：防备水凝结结冰会将水箱胀坏，掺酒精是为了降低凝结点。师：（假如没人回答，接下来让我们来共同来阅读一段资料，看看能否受些启迪）（有人回答就考证）这位同学说的对不对呢？我们经过下边这段资料来考证一下。请同学们自己阅读并思虑两个小问。实验过程：往一杯水中掺有少许酒精，将这杯混淆液放入冰箱的冷冻室内，并将温度计正确插入混淆液中，每隔2min把察看的现象和数据记入表格中。测出这杯混淆液的凝结温度（水的凝结点为0℃，酒精的凝结点为-117℃）。混淆液的温度时间/min0246810121416182022温度/0C420-2-4-6-6-6-6-6-8-11师：哪位同学往返答这两个问题?该混淆液的凝结点是______℃，在水中掺酒精，混淆液的凝结点比水的凝结点。师：从这段资猜中我们获得什么启迪？生：水中掺酒精可降低凝结点。师：想一想看，我们生活中有没有近似的案例？生：以下过雪后，为防备水结冰，可在马路上撒一些盐。师：特别棒！看来我们同学思想很活跃啊！师：小明经过手机上网查阅资料后发现，往水箱中掺酒精存在好多缺点，一是与水箱相连的水管等金属零件，在酒精的作用下简单腐化老化；二是酒精是易燃品，混淆液中酒精含量达到40%以上时，简单着火。事实上，为防水箱冻坏，要在水中加入必定比率的防冻液。加入多少比率适合呢？来看看有关防冻液的说明。汽车防冻液防冻液与水按不同样的比率混淆，混淆液的凝结点、沸点不同样，详细数值拜见下表（表中防冻液含量是指防冻液在混淆液中所占体积的百分比）．防冻液含量/%30405060708090混淆液的凝结点/℃-17-28-37-49-48-46-28混淆液的沸点/℃103104107111117124141在给汽车水箱中加防冻液时，宜使混淆液的凝结点比当地常年最低气温低～15℃．考虑到混淆液比热容的减小会影响散热见效，所以，混淆液中防冻液的含量不宜过高．（1）在混淆液中，假如防冻液含量由30%渐渐增大到90%，则混淆液凝结点的变化状况是先降低后高升．（2）若某地常年最低气温为-15℃，对该地域汽车来说，在以下不同样防冻液含量的混淆液中，宜选_______．A．30%B．40%C．60%D．90%师：请你给大家谈谈你选择40%这个答案的原由。生：【热机板块】师：我们都知道，水是给发动机降温的，那么发动机工作时为何会产生这么多热量呢？下边我们来看看汽车发动机工作原理：汽车发动机有四缸，内燃机经过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其余三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。师：关于四缸汽油机，同学们可能相对不太认识，但关于单缸汽油机则很熟习。所以先让我们一同往返忆一下单缸汽油机的有关知识。能否将下边四个图，依据吸气、压缩、做功、排气的次序进行排序？生：丁、丙、甲、乙。师：能和大家分享一下你是怎样划分这四个冲程的？生：先察看门，假如一门封闭一门翻开则是吸气或排气，此后只需看是进汽缸仍是出汽缸就行了；若两门都封闭，则不是做功就是压缩。做功冲程有个点火过程，所以能够察看火花塞有无点火；或许看连杆的运动方向，连杆带动活塞向下，则是做功；带动活塞向上，则是压缩。师：还有什么方法划分压缩冲程和做功冲程？谁来增补？生：师：表达得特别简短、到位！汽油机在做功冲程中，高温、高压的燃气推进活塞对外做功，能量转变状况怎样？生：内能转变为机械能。师：接下来，让我们来看下边一个问题，请同学们自行阅读。就一个单缸而言，一个冲程（活塞的上止点与下止点间的距离）活塞在汽缸中挪动的距离是0.05m，满负荷工作时做功冲程的均匀压力为2700N，飞轮的转速为1min转动1800转，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：（1）单缸一次做功冲程中燃气对活塞做的合用功；师：我们分步求解，会做的同学请举手，（有没有不同样方法？）（2）四缸与单缸比较，有何利处？（同桌之间可讨论）生：功率大；不时刻刻有动力，功率输出均匀、坚固；刚才这款斯巴鲁水平对置发动机，还能够够减小震动，减小能量耗费。（3）整个四缸汽油机1min做了多少次功？总的合用功多大？（4）若1min该四缸汽油机耗费了0.05L汽油，汽油的热值为3.3×107J/L，则汽油机的效率多大？【能源板块】师：行驶途中经过几个加油站，小明发现东北加油站几乎加的都是乙醇汽油，那么，乙醇汽油与一般汽油终究有什么差别呢？我们来看一段小明找到的资料。乙醇汽油2005年12月起，我国开始实执行用乙醇汽油。乙醇汽油，即用高粱、玉米等为原料，经发酵、蒸馏除掉水分而制成。此后10％的乙醇与90％的汽油混淆而成，就能够供汽车等作为能源使用。乙醇汽油中的乙醇比一般汽油焚烧更完满，又能降低约30%的二氧化碳排放量。乙醇汽油的推行及使用，能够缓解因石油资源欠缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新式洁净燃料，是当前生界上可重生能源的发展要点。师：请你依据上述资料回答以下问题：1）乙醇焚烧的过程是_______能转变为内能的过程．2）乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混淆而成，已知乙醇的热值为2.4×107，汽油的热值为×7．燃料完满焚烧放出热量的公式J/L3.310J/LQ＝qV，设混淆后整体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少？师：我们先来看一下汽油的热值。汽油热值q=3.3×107J/Lq=4.6×107J/kg师：我们知道,热值是燃料的一种属性,那为何汽油有两个热值？注意察看有何不同样？生：一个是J/L，一个是J/kg。师：换句话说，一个是以体积为权衡标准，一个以质量为权衡标准。所以他们所用的公式也不同样。对吗？环绕这个题，我们要选什么为权衡标准？生：体积。师：很好。接下来，请同学们着手做一做。我们分析一下，乙醇和汽油都放热，这两种物质放热之和就是混淆液放出的热量。生：师：哪位同学登台来展现一下？和大家沟通一下你的想法。生：师：近期，小明又在电视上看到这样一则新闻，因为当前油价上升厉害，好多司机特别是出租车等运营车辆在进行“油改气”，让我们一同来看一看。师：报导中称，油改气能够节俭成本。但当前仍有一些出租车司机举棋不定，感觉7500元的改装费太贵，接下来，请大家算一算，终究能否合算。以一辆普桑出租车为例，每跑100公里耗油10升计算，按现阶段汽油价钱每升约8元，若改整天然气，改装费为7500元，百公里耗气约7.5立方米，现阶段每立方米约4元。油改气后，每百公里可节俭多少钱？行程达到多少公里此后，就能表现其经济性？师：请同学来说一说。其实，开到1.5万公里就回本了，而实质一辆普桑出租车，一般使用5年将报废，总的公里数约50万公里，所以必定合算。师：除了降低汽车运转成本外，“油改气”还有什么长处？生：减少环境污染。师：当前天然气还不可以够宽泛使用，同学们谈谈看，你感觉当前有哪些