控制噪声的途径有:
措施 |
实例 |
防止噪声产生(在声源处减弱) |
改造噪声大的机器或换用噪声小的设备;给机器加橡皮垫来吸收它的振动:给汽车和摩托车安装消声器等 |
在传播路径上隔离和吸收声波(即阻断它的传播) |
在马路和住宅间设立屏障或植树造林 |
防止噪声进入耳朵 (在人耳处减弱) |
人在工作时要佩戴个人防护用具,如耳塞、耳罩、防声头盔等 |
噪声现象的识别与控制措施的判断方法:(1)明确噪声的含义
(2)从物理学角度和环保角度两个方面理解噪声
(3)减少噪声的三个途径
可以在声源处(消声)、传播过程中(吸声)和人耳处(隔声)减弱。
噪声的利用:
噪声一向为人们所厌恶。但是,随着现代科学技术的发展,人们也能利用噪声造福人类。
(1)利用噪声除草
科学家发现,不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理,人们制造出噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发,这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草,用“欲擒故纵”的妙策,保证作物的顺利生长。
(2)利用噪声发电
噪声是一种能量的污染,比如噪声达到160dB的喷气式飞机,其声功率约为10000W;噪声达140dB的大型鼓风机,其声功率约为100W。“聚沙可成塔”,这自然引起新能源开发者的兴趣。科学家发现人造铌酸锂具有在高频高温下将声能转变成电能的特殊功能。科学家还发现,当声波遇到屏障时,声能会转化为电能,英国的学者就是根据这一原理,设计制造了鼓膜式声波接收器,将接收器与能够增大声能、集聚能量的共鸣器连接,当从共鸣器来的声能作用于声电转换器时,就能发出电来.看来,利用环境噪声发电已指日可待。
(3)利用噪声来制冷
大家都知道,电冰箱能制冷,但令人鼓舞的是,世界上正在开发一种新的制冷技术,即利用微弱的声振动来制冷的新技术,第一台样机已在美国试制成功。在一个结构异常简单,直径不足1m的圆筒里叠放着几片起传热作用的玻璃纤维板,筒内充满氦气或其他气体。筒的一端封死,另一端用有弹性的隔膜密闭,隔膜上的一根导线与磁铁式音圈连接,形成一个微传声器,声波作用于隔膜,引起来回振动,进而改变筒内气体的压力。由于气体压缩时变热,膨胀时冷却,这样制冷就开始了,不难设想,今后的住宅、厂房等建筑物如能加以考虑这些因素,即可一举降伏噪声这一无形的祸害,为住宅、厂房等建筑物降温消暑。
(4)利用噪声除尘
美国科研人员研制出一种功率为2kW的除尘报警器,它能发出频率2000Hz、声强为160dB的噪声,这种装置可以用于烟囱除尘,控制高温、高压、高腐蚀环境中的尘粒和大气污染。
(5)利用噪声克敌
利用噪音还可以制服顽敌,已研制出一种“噪音弹”,能在爆炸间释放出大量噪音波,麻痹人的中枢神经系统,使人暂时昏迷,该弹可用于对付恐怖分子,特别是劫机犯等。
(6)利用噪声诊病
美妙、悦耳的音乐能治病,这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢?科学家制成一种激光听力诊断装置,它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时,它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声,振动耳膜,然后微型电脑就会根据回声,把耳膜功能的数据显示出来,供医生诊断。它测试迅速,不会损伤耳膜,没有痛感,特别适合儿童使用。此外,还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。
(7)利用噪声有源消声
通常所采用的三种降噪措施,即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪,都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声,人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是:所有的声音都由一定的频谱组成,如果可以找到一种声音,其频谱与所要消除的噪声完全一样,只是相位刚好相反(相差180°),就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是:从噪声源本身着手,设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来,有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。
水的比热容
水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。表示的意义:1干克水温度升高(或降低)l℃所吸收(或放出) 的热量是4.2×103焦耳。
水的比热容的应用:
水的比热容在人们的日常生活和生产中具有重要意义,主要表现在两个方面:一方面是冷却或取暖。南于水的比热容较大,在一般情况下,一定质量的水升高 (或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量比一定质量的其他物质升高(或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量多,所以我们利用水作冷却剂或取暖,作冷却剂时,是让水吸收更多的热量;用来取暖时,是让水放出更多的热量。另一方面,由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。夏天,太阳照存海面上,海水在温度升高的过程中吸收大量的热量,所以住在海边的人们并不觉得特别热;冬天,气温降低了海水南于温度降低而放出大量的热量,使沿海气温不致降得太低,所以住往海边的人们觉得特别冷。
内燃机、冲程及工作循环
1.内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机,内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧,从而使燃烧更充分,热损失更小,热效率较高,内能利用率较大。
2.冲程:活塞在汽缸内住复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
3.工作原理:四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环,在一个工作循环中,活塞往复两次,曲轴转动两周,四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
(1)吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入气缸;
(2)压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩;
(3)做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功;
(4)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。(如下四个冲程的示意图) 。
汽油机的工作过程
|
进气阀开关 |
排气阀开关 |
活塞运动 |
曲轴运动 |
冲程作用 |
能量的转化 |
吸气冲程 |
开 |
关 |
向下 |
半周 |
吸入汽油和空气的混合物 |
—— |
压缩冲程 |
关 |
关 |
向上 |
半周 |
燃料混合物被压缩,温度升高,压强增大 |
机械能→内能 |
做功冲程 |
关 |
关 |
向下 |
半周 |
燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴对外做功 |
内能→机械能 |
排气冲程 |
关 |
开 |
向上 |
半周 |
排除废气 |
—— |
说明 |
一个工作循环中,有两次内能与机械能的转化:压缩冲程机械能转化为内能,做功冲程内能转化为机械能 |
柴油机和汽油机的区别:
|
汽油机 |
柴油机 |
构造不同 |
汽缸顶部有火花塞 |
汽缸顶部有喷油嘴 |
燃料不同 |
汽油 |
柴油 |
吸气冲程 |
汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 |
柴油机在吸气冲程中只吸入空气 |
点火方式 |
压缩冲程末,火花 塞产生电火花点燃燃料,称为点燃式 |
压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式 |
效率 |
效率低20%一30% |
效率高30%~45% |
应用 |
自重轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等 |
机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等 |
区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法:
区分汽油机和柴油机时,要从构造上区别,有喷油嘴的是柴油机,有火花塞的是汽油机,一要看进气门、排气门的开闭状态,二要看活塞的运动方向,在此基础上进行综合分析。判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向,具体情况如表所示:
冲程 |
进气门 |
排气门 |
活塞运动方向 |
吸气冲程 |
打开 |
关闭 |
向下运动 |
压缩冲程 |
关闭 |
关闭 |
向上运动 |
做功冲程 |
关闭 |
关闭 |
向下运动 |
排气冲程 |
关闭 |
打开 |
向上运动 |
能量的形式: 在自然界和生活中,能量以多种形式存在,主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
1.机械能:分动能和势能两类,机械能是物体所具有的动能和势能的和。
2.内能:物体内所有分子的动能和势能的和叫内能,与物体的温度、质量等因素有系。
3.电磁能:指的是储存在特定物体或空间中的能量,比如说,两个带电体相互靠近时会相互影响,同级相斥异极相吸;通电导体在磁场中会受到力的作用;两块磁铁相互靠近,也会相互影响,这些都是电磁能
4.化学能:是指南于化学反应,物质的分子结卡句发生变化而产生的能量。燃料燃烧产生的光和热,以及蓄电池、干电池产生的电都是来源于燃料和蓄电池里储存的化学能。食物也具有化学能。
5.核能:是指由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。原子弹爆炸产生的能量,以及核电站发出的电都是来源于原子核的核能。
能量转化和转移的方向性
能量的转化和能量的转移,都是有方向性的,如温度不同的两个物体接触后,一部分内能从高温物体转移到低温物体上,并不能自发地由低温物体转移到高温物体上;燃料燃烧,化学能转化为内能,但此时得到的内能并不能自发地转化为具有化学能的燃料;电流通过灯泡发光,电能转化为内能和光能,但是这些内能和光能并不能自发地重新转化为电能;汽车制动时,由于摩擦,机械能转化为内能,但这些内能并不能自动地用来再次开动汽车。
能量的转化和转移
|
解释 |
实例 |
能量的转移 |
能量由一种形式转变为另一种形式 |
电灯发光:电能转化为光能和内能;摩擦生热:机械能转化为内能 |
能量的转化 |
能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 |
碰撞时:动能从一个物体转移到另一物体;围着火炉烤火:内能从火炉转移到人体 |
能量转化和转移的判断方法 物体间发生能量转移时,能量的形式不变;而发生能量的转化时,能的形式要发生改变,在确定能量转化的方向时,可从消耗什么能,得到什么能进行比较来确定.
例:下面关于能量转化或转移的说法中,错误的是( )
A.摩擦起电是将电能转化为机械能的过程
B.冬天将手放在炉旁烤火感到暖和,是内能从一个物体转移到另一个物体的过程
C.木柴燃烧是将化学能转化为内能的过程
D.打桩机的重锤下落的过程,是将重力势能转化为动能的过程
解析:摩擦起电是消耗了机械能,最终获得电能,冈而是机械能转化为电能;木柴燃烧是消耗了储存在木柴中的化学能获得内能的过程,因而是化学能转化为内能;烤火是将木炭等燃料燃烧后获得的内能转移给手,是内能的转移;打桩机的重锤下落时,高度减小,重力势能减小转化为重锤的动能。故A选项错误。
答案:A
补充常见的能量转化形式有:
①电灯发光时,电能转化为光能和内能;
②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内;
③人对机械做功,将人体的化学能转化为机械能;
④摩擦生热,机械能转化为内能;
⑤水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能;
⑥电动机带动水泵把水送到高处,电能转化为机械能;
⑦燃料燃烧时发热,化学能转化为内能。