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第十四章 内能的利用
第二节 热机的效率
燃料燃烧是_____能转变为____能的过程。
生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水？
化学
内
煤
汽油、柴油等
天然气
柴薪
烧开同样质量的水，需要的木柴远比天然气多
质量相等的不同燃料完全燃烧时所放出的热量是不同的
定义：在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与其质量之比叫做燃料的热值。
符号：q
单位： J/kg （或 J/m3）
【燃料的热值】
【计算热量公式】
Q放＝Vq
Q放＝mq
m（kg）：燃料的质量
V（m3）：燃料的体积
Q放（J）：
燃料完全燃烧释放的热量
燃料的热值
q（J/kg）
q（J/m3）
表示1 kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107 J。
q煤= 3.4×107 J/kg 的物理意义是什么？
热值表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。
固体 热值 J/kg
干木柴 1.2×107
烟煤 2.9×107
焦炭 3.0×107
无烟煤 3.4×107
木炭 3.4×107
液体 热值 J/kg
酒精 3.0×107
柴油 4.3×107
石油 4.4×107
汽油 4.6×107
煤油 4.6×107
气体 热值 J/m3
煤气 3.9×107
天然气 (7.1~8.8)×107
气体 热值 J/kg
氢 1.4×108
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
10 t 氢完全燃烧放出______J 的热量？
[ q氢=1.4×108 J/kg ]
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要____t 干木柴？
[ q木=1.2×107 J/kg ]
Q放 = q氢m氢=1.4×108 J/kg×10×103 kg = 1.4×1012 J
m木 =
Q放
q木
1.4×1012 J
1.2×107 J/kg
≈ 1.17×105 kg = 117 t
=
这说明：热机的燃料一般_____完全燃烧。
　　　　放出来的热量比按热值计算的_____。
汽车发动机工作时总是要排出废气，如果不进行保养，废气颜色会越来越黑，也会发出更大的汽油味。
小
不能
汽车发动机通常用水来散热，
这是因为水的_________。
发动机需要散热，说明了什么？
比热容大
燃料燃烧释放的能量有一部分通过热传递散失了。
燃烧不完全损失的能量
高温高压的燃气
燃料完全燃烧释放出的能量
机械摩擦损失的能量
散热损失的能量、
废气带走的能量
做有用功的能量
热机中能量的分流
真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
用来做有用功的那部分能量，
与燃料完全燃烧放出的能量
之比。
W有
Q放
η =
×100%
【热机的效率】
蒸汽机的效率
6%~15%
汽油机的效率
20%~30%
柴油机的效率
30%~45%
使燃料充分燃烧；
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
如何提高热机效率？
什么是燃料的热值？
提高热机的效率的方法
燃料完全燃烧时放出热量如何计算？
热机效率
如何计算？
C
1．下列对于燃料热值的说法中，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
B．燃料没燃烧时就没有热值
C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，
　 跟燃料的质量及 燃料燃烧放出的热量无关
D．容易燃烧的燃料热值一定大
2 . （多选） 关于热机效率，下列说法正确的是（ ）
A．热机效率越高，即热机做的有用功多
B．热机效率越高，即热机的功率越大
C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，
　 并且要保持良好的润滑
D．提高热机效率，有利于环保减排
CD
3．用天然气灶烧水，燃烧1 m3的天然气，使100 kg的水从20 ℃升高到70 ℃，天然气热值3.2×107 J/m3。求：
（1） 1 m3天然气完全燃烧放出热量；
（2）水吸收的热量；
（3）天然气灶的效率。
（1）天然气完全燃烧放出的热量：
（2）水吸收的热量：
（3）天然气灶的效率：
Q吸 = cm(t-t0) = 4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg× ( 70 ℃-20 ℃ )
　　　　　 = 2.1×107 J；
Q放 = Vq = 1 m3×3.2×107 J/m3 = 3.2×107 J；
η =
Q吸
Q放
3.2×107 J
2.1×107 J
≈ 66%
×100% =
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