第17讲热机能源与可持续发展

第17讲热机能源与可持续发展第一页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展考点53热机┃考点自主梳理与热身反馈┃1．热机原理通过燃烧把燃料的________能转化为________能，再通过做功把______能转化为________能。2．工作过程热机的一个工作循环由________、________、________、________四个冲程组成。在四个冲程中，只有________冲程是燃气对外做功，将______能转化为______能，其化学内内机械吸气压缩做功排气做功内机械第二页，共三十三页。

他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的______来完成。一个工作循环中，曲轴、飞轮转动2周，活塞往复运动2次，对外做功______次。3．热机效率(1)定义：用来做________的那部分能量与燃料________燃烧放出的能量之比。第17讲┃热机能源与可持续发展惯性1有用功完全第三页，共三十三页。考点54以热机为载体的力、热综合计算第17讲┃热机能源与可持续发展第四页，共三十三页。热量第17讲┃热机能源与可持续发展有用功第五页，共三十三页。考点55能量的转化与守恒第17讲┃热机能源与可持续发展1．常见能的转化(1)摩擦生热：________能转化为______能。(2)发电机：________能转化为______能。(3)电动机：______能转化为________能。(4)光合作用：______能转化为________能。(5)燃料燃烧：________能转化为______能。2．能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到其他物体，而在转化和转移的过程中，机械内机械电电机械光(太阳)化学化学内转化转移第六页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展能量的总量____________。(2)说明：①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一，也是人们认识自然、利用自然和保护自然的有力武器。②能量的转化和转移是有__________的。保持不变方向性第七页，共三十三页。考点56能源与可持续发展第17讲┃热机能源与可持续发展1．能源分类(1)按能源的来源可分为一次能源(如太阳能、风能、水能等)和二次能源(如电能等)。(2)按能源可否再生可分为可再生能源(如风能、水能等)和不可再生能源(如化石能源、核能等)。(3)化石能源是指煤、石油、天然气等。2．核能(1)获得途径：重核________和轻核______两种方式。(2)核能利用(如图17－1所示)裂变聚变第八页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展

核电站能量转化过程：核能→______→__________→电能。3．太阳能(1)来源：__________在超高温下发生________，释放出的巨大能量以光和热的形式向四周辐射。(2)直接利用的方式：一是用集热器把水等物质加热，如太阳能热水器等；二是用太阳能电池把太阳能转化为电能。内能机械能氢原子核聚变第九页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展1．【2013·自贡】如图17－2所示的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。下列对图中①②③④的补充正确的是(

)第十页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能C．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能D．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能【答案】D第十一页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展2．【2013·聊城】目前，我们使用的主要能源有：石油、天然气、煤、核能、太阳能等，它们中属于可再生能源的是__________。核能的产生有核裂变和核_________两种方式。3．【2013·泰安】某电热壶铭牌上标有“220V1000W”字样，当其正常工作时，把质量为2kg，温度为30℃的水加热到80℃，用时10min。加热过程中，水吸收的热量是____________J，电热壶烧水的效率是__________。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]太阳能聚变3.4.2×10570%第十二页，共三十三页。┃考向互动探究与方法归纳┃A【解析】

根据进气门、排气门的开、关情况和活塞的运动方向来判断。压缩冲程的特点是进气门、排气门关闭，活塞向上运动。故选A。第17讲┃热机能源与可持续发展例1

【2013·南京】如图17－3所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（）第十三页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展冲程的判断方法：一看气门，进气门打开为吸气冲程，排气门打开为排气冲程；二看活塞运动方向，两气门均关闭时，活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。第十四页，共三十三页。

例2

【2013·南充】某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量为____________，设该热量有25%被水吸收，能将_______kg的水从25℃加热到100℃。[已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)]100第17讲┃热机能源与可持续发展1.26×108J第十五页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展第十六页，共三十三页。一、选择题1．【2013·日照】如图17－4所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是(

)┃考题自主训练与名师预测┃C第17讲┃热机能源与可持续发展第十七页，共三十三页。2．【2013·盐城】下列利用不可再生能源发电的是(

)A．风电场B．水电站C．热电厂D．光伏电站3．【2013·德州】下列有关热和能的说法中正确的是(

)A．物体内能增大，一定从外界吸收热量B．汽油机在做功冲程中把机械能转化为内能C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多4．【2013·郴州】我国随着航天事业发展的需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢具有(

)A．较小的密度B．较大的比热容C．较高的热值D．较低的沸点C第17讲┃热机能源与可持续发展CC第十八页，共三十三页。5．【2013·安徽】关于能量及能量之间的转化，下列说法正确的是(

)A．火山具有内能，冰山不具有内能B．火箭在加速上升时，机械能保持不变C．拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能D．坠落的陨石在空中划过一道亮光时，内能转化为机械能C第17讲┃热机能源与可持续发展【解析】

任何物体在任何状态下都具有内能；火箭在加速上升时，机械能增加；拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能；坠落的陨石在空中划过一道亮光时，机械能转化为内能。第十九页，共三十三页。6．【2013·资阳】下列有关物质和能的说法中，错误的是(

)A．一次能源指的是自然界中存在的，能被人们直接利用的能源B．地震发生时释放出巨大的能量使山体滑坡，是重力势能转化为动能C．跟电子的质量相等的质子和中子挤在原子中心，构成非常小的原子核D．能量的转化和转移都是有方向性的C第17讲┃热机能源与可持续发展第二十页，共三十三页。7．【2013·郴州】核电站是由反应堆、汽轮机、发电机三部分组成。在核电站发电过程中，能量转化顺序正确的是(

)A．核能→机械能→内能→电能B．核能→内能→机械能→电能C．内能→核能→机械能→电能D．电能→机械能→内能→核能B第17讲┃热机能源与可持续发展第二十一页，共三十三页。8．【2013·娄底】2013中国国际节能减排展览会于2013年3月21日在北京召开，提倡低碳工业、低碳建筑、低碳交通、低碳生活，走可持续发展之路。下列的做法符合“低碳生活”要求的是(

)A．若有可能，出行时尽量使用自行车B．废电池随便丢弃C．为了方便而使用一次性塑料袋D．大力发展以煤为燃料的火力发电A第17讲┃热机能源与可持续发展第二十二页，共三十三页。9．【2013·福州】“PM2.5”是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，吸入后会进入血液对人体造成危害。福州市为了保护宜居环境，今年已开始PM2.5的监测。以下措施中会使空气中PM2.5污染增大的是(

)A．不控制汽车尾气的排放B．提倡使用太阳能设备C．发展核电代替部分煤发电D．禁止在户外焚烧垃圾A第17讲┃热机能源与可持续发展第二十三页，共三十三页。10．【2013·淮安】汽车在刹车过程中，因摩擦将________能转化为地面、轮胎和空气的________。转化后，这些能将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有________性；在能量的转化或转移过程中，能的总量保持________。11．【2013·郴州】神十问天，再探苍穹。神十返回地面的过程中与大气层剧烈摩擦，使舱体温度升高，这是机械能转化为________能；同时，舱体外表有一特殊涂层，能由固体直接变为气体，并吸收大量热量，以保护航天员安全。这种涂层的物态变化过程叫________。第17讲┃热机能源与可持续发展机械内能方向不变内升华第二十四页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展12．【2013·沈阳】如图17－5所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子被喷出，在塞子被喷出的过程中，水蒸气的____能转化成塞子的________能。内机械(动)第二十五页，共三十三页。13．酒精(C2H5OH)是一种清洁能源，它属于________(选填“一次”或“二次”)能源。已知酒精的热值为3.0×107J/kg，2kg酒精完全燃烧放出的热量为________J。第17讲┃热机能源与可持续发展【解析】

酒精通常是由粮食等经发酵制取的，属于二次能源；燃烧酒精释放的热量：Q＝mq＝2kg×3.0×107J/kg＝6×107J。二次6×107第二十六页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展三、计算题14．【2013·连云港】随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是：在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为45℃时，单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表：90.0W/m296.9W/m2125.7W/m2聚丁烯(PB)93.5W/m2103.5W/m2136.6W/m2聚乙烯(PE－RT)木地板塑料陶瓷

散热管材料地面装饰层材料第二十七页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展(1)若该地暖系统的总水量为2×103kg，将全部的水从5℃加热至45℃，水至少需要吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]【答案】3.36×108J

【解析】

(1)水吸收的热量Q＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2×103kg×(45℃－5℃)＝3.36×108J。第二十八页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展(2)某家庭木地板的面积为80m2，散热管材料为聚丁烯(PB)，供水温度为45℃，则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳？【解析】

由表可知，散热管材料为聚丁烯(PB)、供水温度为45℃时，木地板的散热功率是90W/m2，则面积为80m2的木地板每小时的散热量为：Q＝PSt＝90W/m2×80m2×3600s＝2.592×107J。【答案】2.592×107J第二十九页，共三十三页。第17讲┃热机能源与可持续发展(3)“