1、第十四章第十四章 内能的利用内能的利用第第2节节 热机的效率热机的效率柴薪柴薪煤炭煤炭石油石油天然气天然气一、一、比较不同燃料燃烧放热本领比较不同燃料燃烧放热本领1实验方案：实验方案：方案方案1：水的质量一定：水的质量一定,燃料的质量一定燃料的质量一定,通过比较通过比较水的温度升高多少水的温度升高多少来确定燃来确定燃料放热本领。料放热本领。方案方案2：水的质量一定：水的质量一定,水的温度升高多水的温度升高多少一定少一定,通过比较通过比较消耗燃料质量多少消耗燃料质量多少来确定燃料的放热本领。来确定燃料的放热本领。2实验方法：实验方法：控制变量法；控制变量法；转换法转换法3结论：结论：通常不同燃料
2、燃烧放热本领不同通常不同燃料燃烧放热本领不同二、燃料的热值二、燃料的热值1热值：热值：（1）定义：把某种燃料）定义：把某种燃料完全燃烧完全燃烧放出的热量与其放出的热量与其质量相比。质量相比。（2）单位：）单位：焦耳每千克焦耳每千克,J/kg（适合固体和液体）（适合固体和液体）（3）数值：等于）数值：等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热某种燃料完全燃烧放出的热量。量。Qqm放QqV放（或体积）（或体积）（或（或1 m3）焦耳每立方米焦耳每立方米,J/m3（适合气体）（适合气体）（4）物理意义：热值是反映燃料）物理意义：热值是反映燃料燃烧时放热本领强燃烧时放热本领强弱弱的物理量。的物理量。（5）热值
3、是物体的）热值是物体的特性特性,只与只与物质的种类物质的种类有关有关,与是否与是否完全燃烧、形态、质量、体积等无关。完全燃烧、形态、质量、体积等无关。2燃料燃烧放热计算公式：燃料燃烧放热计算公式：适用固体和液体适用固体和液体,q单位是单位是J/kg适用气体适用气体,q单位是单位是J/m3Qmq放QVq放温室效应温室效应三、热机的效率三、热机的效率1燃烧效率（热传递）燃烧效率（热传递）（1）定义：有效利用的热量与燃料）定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧完全燃烧放出的热量的比值。放出的热量的比值。（2）燃烧效率公式：）燃烧效率公式：QQ吸放（也叫燃料利用率、（也叫燃料利用率、加热效率）加热效率）（
4、3）影响燃料效率因素：）影响燃料效率因素：燃料不完全燃烧；燃料不完全燃烧；放出热量散失。放出热量散失。（4）提高燃料效率途径：）提高燃料效率途径：让燃料尽可能充分燃烧。让燃料尽可能充分燃烧。减少热量散失。减少热量散失。燃料的燃料的内能内能 废气带走废气带走的能量的能量 机械摩擦损失机械摩擦损失的能量的能量 燃料不完燃料不完全燃烧损全燃烧损失的能量失的能量 散热损失散热损失的能量的能量 有用机械能有用机械能？热机的能量走向热机的能量走向 2热机效率（做功）热机效率（做功）（1）定义：用来做有用功的那部分能量）定义：用来做有用功的那部分能量,与燃料与燃料完全燃烧完全燃烧放出的能量之比。放出的能量之
5、比。（2）热机效率公式：）热机效率公式：WQ有放 蒸汽机的效率只有蒸汽机的效率只有6%15%汽油机的效率为汽油机的效率为 20%30%柴油机的效率为柴油机的效率为30%45%（3）应用）应用热机效率是热机效率是热机性能热机性能好坏的物理量。好坏的物理量。热机效率与功率无关。热机效率与功率无关。内燃机蒸汽机柴油机汽油机（4）提高热机效率的途径：）提高热机效率的途径：尽量减少各种能量损失尽量减少各种能量损失让燃料尽可能充分燃烧。让燃料尽可能充分燃烧。减少热量散失。减少热量散失。保持良好润滑保持良好润滑,减小机械摩擦。减小机械摩擦。采用先进的技术采用先进的技术,改进机械结构。改进机械结构。热电站供电
6、也供热热电站供电也供热,热电综合利用。热电综合利用。1对于燃料的热值对于燃料的热值,下列说法中下列说法中,属于正确理解的是（属于正确理解的是（）A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B燃料没燃烧时就没有热值燃料没燃烧时就没有热值C就某种确定的燃料而言就某种确定的燃料而言,它的热值是一个确定的值它的热值是一个确定的值,跟燃跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关料的质量及燃料燃烧放出的热量无关D容易燃烧的燃料热值一定大容易燃烧的燃料热值一定大答案：答案：C（2016秋秋五莲县期末）将一瓶酒精用去一半五莲县期末）将一瓶酒精用去一半,则剩则剩余部分酒精的密度、比
7、热容和热值（）余部分酒精的密度、比热容和热值（）A都变为原来的都变为原来的1/2B密度、比热容不变密度、比热容不变,热值变为原来的热值变为原来的1/2C都不变都不变D密度、热值不变密度、热值不变,比热容变为原来的比热容变为原来的1/2答案：答案：CQ=1.2107 J/kg0.7 kg=8.4106 Jm=Qc(t-t0)8.4106 J 4.2103 J/(kg)(70-20)=40 kg2已知干木柴的热值是已知干木柴的热值是1.2107 J/kg,完全燃烧完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收水吸收,能使多少千克水的温度由
8、能使多少千克水的温度由20 升高到升高到70？已知水的比热容为已知水的比热容为4.2103 J/(kg)。3一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25,废气带走的能废气带走的能量占量占30,摩擦等机械损耗占摩擦等机械损耗占10,则内燃机的热机效率为则内燃机的热机效率为_。答案：答案：35%练一练练一练1.关于热机效率关于热机效率,下列说法正确的是下列说法正确的是()A热机效率越高热机效率越高,即热机做的有用功多即热机做的有用功多 B热机效率越高热机效率越高,即热机的功率越大即热机的功率越大 C要提高热机效率要提高热机效率,就要尽量减
9、少各种能量损失就要尽量减少各种能量损失,并并且要保证良好的润滑且要保证良好的润滑 D提高热机效率提高热机效率,有利于环保减排有利于环保减排 答案：答案：CD专题：热机效率与功率关系专题：热机效率与功率关系22下列有关热机的说法中不正确的是（）下列有关热机的说法中不正确的是（）A热机工作时将燃料化学能转化为内能热机工作时将燃料化学能转化为内能,再转化成再转化成机械能机械能B柴油机进气口吸入的是柴油和空气的混合物柴油机进气口吸入的是柴油和空气的混合物C四冲程汽油机每个工作循环中有三个冲程依靠四冲程汽油机每个工作循环中有三个冲程依靠惯性完成惯性完成D热机效率越高热机效率越高,热机的功率越大热机的功率
10、越大答案：答案：BD1有甲、乙两台汽油机有甲、乙两台汽油机,若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍倍,甲甲的效率是的效率是25%,乙的效率是乙的效率是20%,则在同样时间内则在同样时间内,甲、乙两汽油机消耗的汽油之甲、乙两汽油机消耗的汽油之比为（）比为（）A2：5 B8：5 C5：8 D5：2答案：答案：B2两台四冲程汽油机在相同时间内两台四冲程汽油机在相同时间内,甲做的有用功是乙的甲做的有用功是乙的3倍倍,甲机的热机效率是甲机的热机效率是20%,乙机的热机效率是乙机的热机效率是25%,则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是（）则甲、乙两机消耗的汽油
11、质量之比是（）A12：5B5：12C15：4D4：15答案：答案：C1在在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的实验中：的实验中：（1）实验时所选用的燃料的种类应是）实验时所选用的燃料的种类应是_的的,质量应是质量应是_的（选填的（选填“相同相同”或或“不同不同”）。）。（2）若燃烧放出的热量用水吸收）若燃烧放出的热量用水吸收,则实验中除了水的质则实验中除了水的质量要相等外量要相等外,你认为还应注意的问题是：你认为还应注意的问题是：_。（只要回答一种）（只要回答一种）（3）通过比较燃料燃尽后）通过比较燃料燃尽后_,可以得出结论。可以得出结论。
12、答案：（答案：（1）不同）不同,相同；（相同；（2）烧杯相同；（）烧杯相同；（3）水升高）水升高的温度的温度2如图所示如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是燃料的质量都是10g,甲、甲、乙烧杯内的液体质量相同。乙烧杯内的液体质量相同。（1）比较不同燃料的热值）比较不同燃料的热值,应选择应选择_两图进行实验；比较不同物质的比两图进行实验；比较不同物质的比热容热容,应选择应选择_两图进行实验。两图进行实验。（2）若液体）若液体a的质量为的质量为ma,液体液体b的质量为的质量为mb,为了完成实验为了完成实验,则需则需ma_（选填（选填“大于大于”、“小
13、于小于”、或、或“等于等于”）mb。（3）质量和初始温度均相同的）质量和初始温度均相同的A、B两种液体吸热后两种液体吸热后,它们的温度随时间变它们的温度随时间变化的图象如图丁所示化的图象如图丁所示,由图可以看出由图可以看出,_液体的温度升高得较慢液体的温度升高得较慢,_液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水,则另一种液体的比热则另一种液体的比热容为容为_J/（kg）。）。答案：（答案：（1）甲、乙；甲、丙；（）甲、乙；甲、丙；（2）等于；（）等于；（3）B；B；2.1103。1（2015安徽）某家庭用燃气热水器将质量为安徽）某家庭用燃气热水器将
14、质量为100kg,温度温度为为20的自来水加热到的自来水加热到50,消耗的天然气体积为消耗的天然气体积为1m3（假（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2103J/（kg）,天然气的热值为天然气的热值为3.2107J/m3求：（求：（1）天然）天然气完全燃烧放出的热量；（气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（）水吸收的热量；（3）该热）该热水器工作时的效率。水器工作时的效率。答答案案：（：（1）3.2107J；（；（2）1.26107J；（；（3）39.4%。2（2018大连一模）无人驾驶汽车在某段平直公路上进行大连一模）无人驾驶汽车在某段平直公
15、路上进行测试测试,汽车以汽车以18m/s的速度匀速行驶了的速度匀速行驶了5min,消耗燃油消耗燃油0.3kg,汽车发动机的牵引力是汽车发动机的牵引力是1000N已知燃油的热值为已知燃油的热值为4.5107J/kg。求：（。求：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是多少？（是多少？（2）汽车牵引力所做的功是多少？（）汽车牵引力所做的功是多少？（3）发动机）发动机的效率是多少？的效率是多少？答答案案：（：（1）1.35107J；（；（2）5.4106J；（；（3）40%。3（2011昭通）某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积昭通）某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为为
16、4m2,热水器每平方米的面积上热水器每平方米的面积上1h得到太阳辐射的能量平得到太阳辐射的能量平均为均为2.5106J,热水器仅能把接收的太阳能的热水器仅能把接收的太阳能的42%转化为水转化为水的内能的内能,若光照若光照5h可以使热水器内初温为可以使热水器内初温为10、质量为、质量为100kg的水温度升高多少的水温度升高多少？（水的比热容是？（水的比热容是4.2103J/（kg）。）。答答案案：50。4（2018辽阳）某辆轮式伞兵突击战车满载时总质量为辽阳）某辆轮式伞兵突击战车满载时总质量为1.6t,车轮与水平地面接触总面积为车轮与水平地面接触总面积为4103cm2,战车以战车以72km/h的
17、速度在水平地面匀速直线行驶时的速度在水平地面匀速直线行驶时,发动机的功率发动机的功率为为6104W（q汽油汽油4.6107J/kg,g取取10Nkg）求：（）求：（1）战车满载时静止在水平地面上战车满载时静止在水平地面上,对水平地面的压强。（对水平地面的压强。（2）战车此次行驶时战车此次行驶时,受到的阻力。（受到的阻力。（3）战车此次共行驶）战车此次共行驶23min,若汽油机的效率为若汽油机的效率为30%,消耗汽油的质量。消耗汽油的质量。答答案案：（1）4104Pa；（；（2）3000N；（；（3）6kg。5小明家新买了一辆使用汽油为燃料的小汽车。细小明家新买了一辆使用汽油为燃料的小汽车。细心
18、的小明发现行驶的速度不同时心的小明发现行驶的速度不同时,耗油量不同。当耗油量不同。当小汽车以小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油的速度匀速行驶时最省油,此时发此时发动机的有用功率为动机的有用功率为25kW若小汽车以最省油的速若小汽车以最省油的速度行驶度行驶135km,求在这过程中汽车求在这过程中汽车:（1）运动的时）运动的时间；（间；（2）受到的阻力；（）受到的阻力；（3）消耗汽油的质量）消耗汽油的质量（汽车的热值（汽车的热值q=4.5107J/kg,小汽车发动机的效小汽车发动机的效率为率为30%）。）。答案：（答案：（1）1.5h；（；（2）1000N；（；（3）10kg拓展拓展1效率公式效率公式（1）机械效率：）机械效率：（2）燃烧效率：）燃烧效率：（3）热机效率：）热机效率：（4）电热水器的加热效率：）电热水器的加热效率：（5）电动机效率：）电动机效率：WW有总QQ吸放WQ有放QW吸WW有
