热机、制冷机 一、选择题（共 14 题） 1．根据热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成 B．热效率为 100%的热机是可能制成的 C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段 2．设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，如果电冰箱的门是开着的，那么室内温 度将（ A．降低 ） B．升高 C．不变 D．上述三种情况都有可能 3．下列说法正确的是（ ） A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 B．只有在体积一定时，饱和气压才随温度的升高而增大 C．分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子力不一定减小，但分子势能一定增 大 D．沸点与大气压有关，大气压较高时沸点比较低 4．当夏日炎炎时，我们使用空调来降低室内的温度，如图所示．当冬日严寒时，我们又可以使用空调来 提高室内的温度．你觉得在使用的过程中，空调的风向应怎样调节最有利于整个室内温度尽快达到预设要 求 A．夏天，应将空调出风口向上调节，让凉风向上吹出 B．冬天，应将空调出风口向上调节，让暖风向上吹出 C．无论夏天还是冬天，都应将空调出风口向下调节 D．空调出风口风向并不影响制冷或制热的效果，所以无论冬天、夏天均可随意调节 5．如图所示，一定质量的理想气体从状态 a 依次经过状态 b、c 和 d 再回到状态 a 的过程，a→b 是温度为 T1 的等温过程，c→d 是温度为 T2 的等温过程，b→c 和 d→a 为绝热过程（气体与外界无热量交换），这就 是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的 效率为   1 T2 T1 。下列说法正确的是（　　） A．a→b 过程气体对外界做功且吸收热量 B．b→c 过程气体对外做的功小于气体内能的减少量 C．c→d 过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少 D．由卡诺循环可知热机效率可能达到 100% 6．下列说法正确的是 A．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力 B．可以利用高科技手段，制作效率是 100％的热机 C．布朗运动反映了固定分子永不停息做无规则的热运动 D．用油膜法测出油酸分子直径后，还需知道油酸的摩尔体积就可估算出阿伏伽德罗常数 7．某家用电器正常工作时的功率约为 2 千瓦，它可能是（ ） A．空调器 B．电冰箱 C．电视机 D．电风扇 8．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　） A．摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的 B．空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性 C．永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的 D．由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机 9．关于热学的说法中，下列表述正确的是（　　） A．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的 B．冰箱在制冷过程中，能将热量从温度低的物体传到温度高的物体，所以冰箱工作时不遵守热力学第二 定律 C．在完全失重的状态下，密闭容器中的气体对容器壁压强为零 D．在绝热过程中，外界对一定质量的理想气体做功，气体的内能必然增加 10．下列说法中正确的是（　　） A．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体 C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质无关 D．液体中悬浮微粒的布朗运动是周围液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的 11．下列说法正确的是（　　） A．扩散现象的原因是分子间存在斥力 B．由于表面张力的作用，玻璃板上的小水银滴总是呈球形的 C．第二类永动机是不可能造成的，因为它违背了能量守恒定律 D．如果没有漏气、摩擦、机体的热量损失，热机的效率可以达到 100% 12．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是（　　） A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能而不引起其他变化 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物 体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体 C．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到 100% D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二 类永动机可以制造出来 13．下列说法中正确的是（ ） A．温度是物体内能大小的标志 B．热机的效率能够接近 100%，但是不能达到 100% C．水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和，说明分子间存在间隙 D．一块完整的玻璃破碎之后不能拼合在一起，是因为分子斥力的作用 E．气体的压强是由于气体分子频繁撞击容器壁而产生的 14．下列说法正确的是（　　） A．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能 C．吹满气的气球打开气口后气体会快速喷出说明气体分子间有斥力 D．玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形是由于表面张力引起的 E．单晶体和多晶体均存在固定的熔点 二、非选择题 15．下列说法正确的是__________． A．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快 B．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显 C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性 D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的 E．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到 100% 16．阅读下列资料并完成相关问题． 资料：如图所示，冰箱的致冷设备由蒸发器、压缩机、冷凝器、毛细管等部件组成．电冰箱工作过程中， 致冷剂氟利昂（一种既容易汽化又容易液化的化学物质）在蒸发器中迅速蒸发①热，使冷冻室内温度②， 气态的氟利昂经压缩机压缩后，送入冰箱外面的冷凝器，在此致冷剂液化③热，液态的致冷剂通过很细的 毛细管回到蒸发器，又开始了新的循环．电冰箱就这样源源不断地将冷冻室内的热吸出来，并散发到冰箱 的外面． (1)在资料的①、②、③三处，补写上适当的内容分别是①________、②________、③________． (2)冰箱冷冻室内温度很低，那么在室内多放几台打开冷冻室门的冰箱长时间工作能不能降低室内温度？ 17．蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这 些气体称为工质。某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热 Q1，对外做功 W，又向低温热源放热 Q2，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W 三 者之间满足的关系是____。热机的效率  W Q1 不可能达到 100%，从能量转化的角度，说明___能不能完全 转化为___能而不产生其他影响。 18．下表所示为某品牌的空调器铭牌上的部分参数，其中 KFRD 表示该空调为家用分体式具有电辅热功能 的冷暖空调器．请根据表中的数据，回答下面的问题．（已知：空气的密度为 1．29kg/m3，空气的比热容 取 103J/（kg•℃）。注：空调的电辅热功能有两方面的作用，一是在室外温度不太低时开启电辅热功能可 以增加制热量，实现室内温度的快速提升，二是当室外温度很低，空调器的压缩机制热效能过低时，开启 电辅热功能可以辅助制热，弥补单纯靠压缩机工作制热量不足的问题。 XXXKFRD﹣23GW/Z1 分体式房间空调器 电源 IPH220V﹣ 50Hz 制冷量 制冷运行 额定输入功率 制热量 制热运行 额定输入功率 电热功率 2300 W 830W 2600 W 780W 500W （1）如果房间的面积为 15m2，高度为 2.6m，问：如果按照表中的数据工作，该空调器至少多长时间才能 将室内的空气由 10℃加热升高至 20℃？ （2）在（1）中，若室外温度不太低，实际加热时间约为 4.0min，则在利用空调器对室内空气加热的过程 中，室内空气向外散热的平均功率约为多少？空调器总共消耗的电能为多少？ （3）该空调器在制冷时的额定输入功率为 830W，而它的制冷量却是 2300W，比输入功率还要大，这是为 什么？ 19．在当今世界，研制各种机器都必需考虑节约能源和治理废气污染这一重要课题。在内燃机中，废气带 走了很多能量，如果能将这些能量再利用起来，会使内燃机的效率提高许多。某工厂科研人员研制生产的 四冲程汽车专用柴油发动机，就采用了很多新技术。其中最重要的一项叫“增压”技术，它是利用“废气涡轮 增压器”使排气冲程中排出的高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，它同时又带动同轴的进气系统 中的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使做功冲程中柴油燃烧的更充 分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高柴油发动机效率和减少废气污染的目的。 这种柴油发动机有 6 个气缸，气缸直径为 110mm，活塞行程为 135mm，当转速为 2300r/min 时，发动机功 率为 220kW，最低油耗可达 240g/(kW·h)，柴油的热值为 4.3×107J/kg。请回答下列问题： （1）该柴油发动机的效率最高可达多少？ （2）在做功冲程中气缸内的平均压强是多少？ （3）如果将我国这种机型的汽车柴油发动机都安装“增压器”后，能使它们的平均效率由原来约 31%提高到 近 35%，安装前按每年消耗 3 亿吨柴油估算，这项技术每年能为我国节约多少吨柴油？ （4）如果目前我国柴油的平均价格为 3750 元/吨，根据上面的估算结果，计算使用“增压”技术后仅节约柴 油一项可使我国每年节约多少资金。由此你有哪些认识？ 20．横截面积为 3 dm2 的圆筒内有 0.6 kg 的水，太阳光垂直照射了 2 min，水温升高了 1 ℃.设大气顶层的太 阳能只有 45%到达地面，试估算出太阳的全部辐射功率(保留一位有效数字，设太阳与地球之间平均距离为 1.5×1011m)．参考答案： 1．C 【详解】 （1）第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律，故 A 错误； （2）根据热力学第二定律，机械能可以 100%转化为内能，但内能不能 100%转化为机械能，即热力学过 程不可逆，所以，热效率为 100%的热机是不可能制成的，故 B 错误； （3）电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递；故 C 正确； （4）从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的；故 D 错误；