题目内容

16.现代生活越来越离不开热机,因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要,请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题:
(1)如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1,请你补充完整.

(2)如图2所示,在试管中装些水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾后,水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是内 能转化为机械 能,图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的做功 冲程.
(3)单杠四冲程汽油机工作时,有些冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成,只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成,这个冲程是做功 冲程.
(4)我们发现热机工作时,一般要在气缸的外面安装一个水箱用来降低气缸的温度,是利用水比热容大 的特性,这是采用热传递 的方式来减小气缸的内能.
(5)在某热机的工作过程中,它的能量损失所占的百分比是:废气内能35%,散热损失30%,机械损失10%,则该热机的效率是25%.当燃料在某热机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时热机的效率降低(填”升高“、”不变“或”降低“),这是因为燃料燃烧不充分,用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小,所以效率降低.

分析 (1)内燃机的四个冲程及能量转化情况;四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;
压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功,将机械能转化为内能;做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功,将内能转化为机械能.
(2)木塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程,水蒸气的内能会减小,温度降低;在内燃机的做功冲程中,能量转化关系是内能转化为机械能.
(3)内燃机的工作过程:在一个工作循环中有四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴和飞轮转动两周,只有在做功冲程中使机车获得动力,其它三个冲程均为辅助冲程,依靠惯性完成.
(4)发生热传递的条件是物体之间有温度差,热量会从高温物体传向低温物体.比热容是表示物体吸热或放热本领的物理量.
(5)根据热机效率的概念,结合内燃机能流图来计算热机的效率;热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比,据此结合现象可分析对效率的影响.

解答 解:(1)内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功,将内能转化为机械能.
(2)当加热试管到一定程度时,水蒸气的内能足够大会将塞子冲出,将水蒸气的内能转化为塞子的机械能;此过程的能量转化关系是内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程类似;
(3)在内燃机的做功冲程中,燃气的内能转化为活塞的机械能,而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的;
(4)气缸外面被水包围,这样汽缸和水之间就有温度差,通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水,汽缸内能就会减小;因为水的比热容相对较大,所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量;
(5)热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比.所以η=1-35%-30%-10%=25%;汽车发动机工作时将内能转化为机械能,冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分,用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小,所以效率降低.
故答案为:(1)做功;机械能;
(2)内;机械;做功;
(3)做功;
(4)比热容大;热传递;
(5)25%;降低;燃料燃烧不充分,用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小,所以效率降低.

点评 此题综合考查了热机的四个冲程及能量转化形式、水的比热容大特点的应用、热机效率的计算等知识,涉及知识点较多,考查比较全面,要熟练掌握.

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