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第十四章 内能的利用
第1 节 热机
1. 除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些
是内燃机？
2. 在图14.1-6 中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴
的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中
活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。
3. 从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中
（1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？
（2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？
（3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？
4. 柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？
5. 在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？
6. 哪个冲程使汽车获得动力？
7. 哪个冲程排出了汽车的废气？
第2节
热机的效率
1. 汽油的热值为4.6×107 J/kg。这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来认识汽油热
值的大小：一个60 kg 的人，从大厦的1 楼步行至第11 楼（走了10 层楼），每层楼的层高为3
m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需
要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？
2. 如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？
请列出相关计算式来说明理由。
3. 全球汽车保有量在迅速增长，截至2011 年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10 亿辆。
每辆汽车每年耗油1.8 t，汽车内燃机的效率平均值取30％。如果能把内燃机效率提高1％，
全球每年可以节约多少燃油？
4. 提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。
5、在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
第3节
能量的转化和守恒
1. 一支向高空瞄准的步枪，扣动板机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土
地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。
2. 请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。
●某太阳能电池工作的效率是16％
●某电动机工作的效率是83％
●某锂电池充电时的效率是99％
●某柴油机工作的效率是35％
●某电热水器工作的效率是87％
3. 小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率，表示该热水器工作时，
天然气完全燃烧所消耗的化学能，有多大比例转化为水的内能。小华尝试估测该热水器的热
效率，以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40 L，用热水
器输出的热水注入洗衣机，当注入水的体积达到40 L 时洗衣机便会自动停止注水。已知当
时自来水的温度是15 °C，热水器输出热水的温度为40 °C，注水前天然气表的示数是2
365.89 m3，注水后变为2 366.05 m3，天然气的热值为3.2×107 J/m3。请你估测该热水器的热
效率。
4. 释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞
里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转化为内能，
因此人的体温保持在37 °C 左右。从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转化为哪些
能量？
人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中
学生，每天应该摄入多少能量？应该如何调整饮食？查阅资料、进行调查，写一篇科学报告，
并与同学交流。
5、停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。讨论秋千和小球
在运动中的能量转化。为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？你认为减少的机
械能到哪里去了？
6、图14.3-3 是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，
同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为
什么不能一直工作下去？
