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第2节　热机的效率
第十四章
内能的利用
【知识梳理】
完全
焦/千克
J/kg
1.某种燃料________燃烧放出的热量与其质量之比叫做这
种燃料的热值.它的单位是______________，符号__________.
热值是燃料的性质，同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一
般不同.
Q＝qm(或 Q＝qV)
2.燃料完全燃烧放出热量的计算公式是_________________，
其中 q 为燃料的热值，m 为燃料的质量，V 为气体燃料体积.
3.用来_________的那部分能量，与燃料完全燃烧时放出的
能量之比，叫做热机的效率.热机的效率公式是η＝
×100%.
热机的效率η<1.
4.一台内燃机工作时能量损耗的主要原因有：燃料难以完
全燃烧、汽缸散热损失、废气带走的能量、摩擦等机械损耗等.
做有用功
【自学检测】
1.烟煤的热值比木炭的小，这表示(
)
A.燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量少
B.燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量多
C.相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热
量少
D.相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热
量多
答案：D
2.古语道：“人要实，火要虚”.此话的意思是说做人要脚
踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺.“火
要虚”的目的是(
)
A.增大可燃物的热值
B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物尽可能充分燃烧
D.能使可燃物完全燃烧
答案：C
3.发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液
态氢具有(
)
B.较大的比热容
D.较低的沸点
A.较小的密度
C.较高的热值
答案：C
知识点 1
热值
1.热值的大小只取决于燃料的种类，与燃料的质量和是否
完全燃烧均无关.
2.气体燃料的热值单位一般用 J/m3.气体燃料完全燃烧放出
热量的计算公式为 Q＝qV.
典例 1：汽油的热值是 4.6×107 J/kg，完全燃烧 210 g 汽油
能放出_______________J 的热量.若这些热量全部被水吸收，可
使_____________kg 水从 20 ℃升高到 43 ℃.[水的比热容为 c水
＝4.2×103 J/(kg·℃)]
答案：9.66×106 100
方法技巧：
【触类旁通】
1.400 g 的柴油完全燃烧放出的热量是 1.32×107 J，其热值
是________J/kg，将其倒出一半，其热值________(填“不变”
“变大”或“变小”).
答案：3.3×107 不变
燃料 加热前的水温/ ℃ 燃料燃尽后水温/ ℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
2.(2021 年衡阳市期末)小明同学学习了燃料的热值后，考
虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知.自己
设计一个实验来“探究煤油和菜籽油的热值的大小关系”.他
组装了如图 14-2-1 所示的装置进行实验，记录结果如表：
(1)取质量________(填“相等”或“不相等”)的煤油和菜
籽油做燃料，制成煤油灯和菜籽油灯.
甲
乙
图 14-2-1
(2)安装实验器材时，应按照________(填“自下而上”或
“自上而下”)的顺序安装.为了保证实验结论的可靠，小明同学
应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制水的质量和
________相同.
(3)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是
________.
(4)实验中燃料燃烧放出的热量，通过________(填“做功”
或“热传递”)的方式使内能增大.
(2)自下而上 初温
(3)煤油
答案：(1)相等
(4)热传递
知识点 2
热机的效率
Q 有用是燃料燃烧放出的热量中转化为有用功的那部分热
量，Q 总是燃料完全燃烧放出的热量.
典例 2：如图 14-2-2 所示为内燃机的能量流向图，则热机
效率η等于(
)
图 14-2-2
解析：热机效率是转化为做有用功的那部分能量与燃料完
全燃烧释放出的能量之比，由能量流向图可知，做有用功的那
部分能量为E4，燃料完全燃烧释放出的能量为E1，故热机效率
答案：B
方法技巧：
【触类旁通】
3.(2020 年枣庄市)关于热机的效率，下列说法正确的是
(
)
A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于
机械摩擦损失的
答案：B
知识点 3
热值与比热容
典例 3：(2019 年咸宁市崇阳县期末)如图14-2-3所示，甲、
乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量相同，烧杯内的液体
质量也相同.下列说法正确的是(
)
甲
丙
乙
图 14-2-3
A.比较不同液体的比热容，不可以选择甲丙两图
B.比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图
C.比较不同燃料的热值，可以选择甲乙两图
D.比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图
解析：为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，
加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较
加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和
丙两图进行实验，故 A，B 错误；为了比较不同燃料的热值要
用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过
温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择
甲和乙两图进行实验，故 C 正确，D 错误.
答案：C
易错点拨：(1)燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液
体吸收热量的多少来体现，因此比较热值大小要用质量相同的
不同燃料，加热质量相同的同种液体，通过温度计的示数高低
得出吸热多少，进而判断热值大小.
(2)为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加
热质量相同的不同液体，温度计的示数变化相同时，通过比较
加热时间比较吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系.
【触类旁通】
4.(2021 年济南市期末)疫情期间，我们可以使用 75%的酒
精对手部和皮肤进行日常消毒.晓亮将一瓶 500 mL 酒精消毒液
用去一半，剩余酒精消毒液的(
)
A.比热容变为原来的一半，热值不变
B.比热容和热值都变为原来的一半
C.热值变为原来的一半，比热容不变
D.比热容和热值的大小不发生变化
答案：D
1.一台柴油机将一定质量的柴油完全燃烧时放出了
7.5×108 J的热量，其中有4.5×108 J的热量以各种形式损失
掉了，可知该柴油机的效率是(　　)
A.30%
B.40%
C.48%
D.60%
答案：B
能力提升
)
2.(双选)关于热值和热机效率，下列说法正确的是(
A.燃料燃烧越充分，燃料的热值越大
B.热机排出废气温度越高，热机的效率越低
C.热值和热机效率都只与燃料种类有关
D.热机里燃料燃烧越充分，热机效率越高
答案：BD
3.(2019 年深圳市龙岗区一模)甲种燃料的热值小于乙种燃
料的热值，下列说法正确的是(
)
A.甲种燃料比乙种燃料的热量少
B.完全燃烧 m kg 乙种燃料，刚好烧开一壶水，那么用 m kg
甲种燃料也能烧开这壶水
C.完全燃烧相同质量的两种燃料，乙种燃料放出的热量多
D.通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值越大
答案：C
4.(双选)关于热机的效率，下列说法不. . . 的是(
正确
)
A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B.热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量
越多
C.热机的效率越高，在消耗能量同样多的情况下做功越多
D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于
机械摩擦损失的
答案：BD
图 14-2-4
A.该内燃机的效率为 30%
B.1 kg 的汽油完全燃烧能够释放 4.6×107 J 的能量
C.为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D.发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能
答案：D
6.(双选)有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近
柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附
近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果.
在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确
的是(
)
A.尾气的温度越高，柴油机越节能
B.尾气的温度越低，柴油机越节能
C.尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D.尾气的颜色越淡，柴油机越节能
答案：BD
7.“可燃冰”是一种新型能源，同等条件下，“可燃冰”完
全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的_____
很大.以 10 倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的
热量为___________J，可以使_________kg 的水从 20 ℃加热至
60 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg]
答案：热值
4.2×108 2500
8.(2019 年惠州市惠阳区一模)天然气是一种清洁燃料，汽
车改装后用天然气代替汽油或柴油.某公交车在一段时间内消
耗了 420 g 天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出的热量为
________，可使质量为________kg 的水由 20 ℃升高到 100 ℃.
有一种“涡轮增压”(T 型)轿车，通过给发动机更足量的空气使
汽油更充分地燃烧，比普通轿车(L 型)更节能，排气更清洁.同
样的汽油加在 T 型轿车内比加在 L 型轿车内热值__________
(填“更大”“一样大”或“更小”).[天然气的热值为 4.4×
107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
答案：1.848×107 J
55
一样大
燃料 加热前的水温/ ℃ 燃料燃尽后的水温/ ℃ A
10 g 酒精 20.0 50.0
10 g 碎纸片 20.0 35.0
9.(2021 年盐城市期末)小红利用图 14-2-5 所示两套完全相
同的装置做“比较质量相等的酒精和碎纸片燃烧时放出热量”
的实验.
(1)要完成该实验，除了温度计外还需要的测量工
具有________.
(2)小红正确实验，采集的数据如下表，表中 A 处
的内容是______________.
图14-2-5
(3)分析表中数据得出结论：质量相等的酒精和碎纸片完全
燃烧时，________放出热量多.
(4)小红利用所测的数据________(填“能”或“不能”)准
确算出碎纸片和酒精热值大小，原因是____________________
_____________________________________________________.
(5)小明用同样的装置进行实验，得到的实验结论与小红的
正好相反，你认为小明在实验中最有可能遗漏的操作是：_____
___________________；____________________________.
答案：(1)天平
(2)水温的变化量/℃
(3)酒精
(4)不能
燃料燃烧放出的热量不能全部被水吸收，有热量
损失
用天平测
(5)用天平测出燃料的质量，使燃料的质量相等
出烧杯中水的质量，使水的质量相等
10.(2020 年百色市)如今太阳能热水器已走进了千家万户，
某家庭太阳能热水器某天内接收太阳能的总热量为 2.52×
107 J，使质量为 80 kg、初温为 20 ℃的水温度升高到 50 ℃，问：
(1)已知干木柴的热值为 q＝1.2×107 J/kg，若由燃烧干木柴
来提供 2.52×107 J 的热量需要完全燃烧多少千克干木柴？
(2)这天该太阳能热水器中的水吸收的热量是多少？[水的
比热容为 c＝4.2×103 J/(kg· ℃)]
(3)该太阳能热水器的效率是多少？
11.(2018 年长春市二道区校级模拟)已知某型号的载重汽车
在一段平直的高速公路上匀速行驶了 9.6 km，所用时间是
8 min，消耗燃油 3 L(假设燃油完全燃烧)，汽车发动机在这段时
间内的功率为60 kW.若燃油的密度是0.8×103 kg/m3，热值为
3×107 J/kg，问：
(1)汽车行驶速度是多少？
(2)汽车行驶过程的牵引力是多大？
(3)汽车发动机的效率是多少？

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