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第2节 热机的效率
第十四章内能的利用
知道燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化。
01
知道什么是燃料的热值。
02
03
会计算燃料完全燃烧时放出的热量。
素养目标
知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。
04
知识回顾
1. 什么叫做热机？热机工作中，将 转化为 。
2. 四冲程汽油机或者柴油机的工作循环及伴随的能量转化。
3. 热机用于做功的内能从何而来？
新课导入
内能
机械能
柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能？
固体燃料
液体燃料
气体燃料
1.你知道的燃料有哪些,它们分别属于哪一类？
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。
思考讨论
2.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出能量的本领不同。
(为什么提供相同的能量)不同燃料所需的量不同？
一、燃料的热值
1.定义：
3.符号:
q
单位:
J/kg
4.燃烧的实质：
化学能转化为内能。
　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
2.物理意义
　热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
5.计算热量公式以及变式：
Q放=mq
(即质量乘以热值)
Q放=vq
m=Q/q
V=Q/q
　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
1、不同物质的热值一般相同吗？
2、有没有不同物质比热值相同的？
3、哪种物质的热值最大 ？它是多少？表示的物理意义是什么？
热值单位：J/kg, (J/m3)
木炭: 3.4×107J/kg
物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J
煤气: 3.9×107J/m3
物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9×107J
　　根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
　　再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
　　氢的热值是1.4×108 J/kg
　　干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = 热值q×质量m
= 1.4×108 J/kg× 10×103 kg
= 1.4×1012 J
需要干木柴
　　约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
例 下面说法不正确的是（ ）
A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能
B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得
C．l kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值
D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施
C
讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
废气排出带走的能量
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
对外做功的部分能量
燃料完全燃烧放出的能量
废气带走的能量
散热、克服摩擦损失
机械能
想一想
热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：
　
二、热机的效率
W有
Q放
×100%
η=
想一想:热机的效率能达到100%吗？为什么？
　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率为30%~45%
议一议：怎样提高热机的效率
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。
例
1. 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，并且要保证良好的润滑
　　 D．提高热机效率，有利于环保减排
C D
二、热量的计算
Q放=mq
三、热机效率：
我们把用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比叫做热机效率。
一、燃料的热值
定义：1kg(m3)某种燃料完全燃烧放出的热量
单位：焦每千克，符号：J/kg
小结
课程讲授
我们一起来闯关
C
　　2．对于燃料的热值，下列说法中，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
　　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
我们一起来闯关
3.汽油的热值为4.6×107 J/kg，现有汽油2 kg，
选其中一半完全燃烧，放出的热量是________J
剩余汽油的热值是____________J/kg。
4.6×107
4.6×107
我们一起来闯关
　　4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。
35%
我们一起来闯关
5. 某家庭需要将50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8 kg煤气。煤气的热值取4.2×107 J/kg，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。求：
(1)50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃需吸收的热量。
(2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量。
(3)煤气灶烧水的效率。
我们一起来闯关
解：
(1)Q吸＝cm(t－t0)
＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(60 ℃－20 ℃) ＝8.4×106 J
(2)Q放＝qm煤气
＝4.2×107 J/kg×0.8 kg
＝3.36×107 J
(3)η＝ Q吸/Q放×100%
＝3.36×107 J/(8.4×106 J)×100%
＝25%
我来闯关

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