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第二章· 改变世界的热机
第3节 热机效率
洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50年代，发生于美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，一年有300天出现逆温(即大气层某一高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这会阻碍大气向上的对流扩散和污染物的扩散)，5～10月阳光强烈。
想想议议：
由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气，加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自1943年开始，形成了多次光化学烟雾事件。
学习目标
1．知道热机效率的含义，了解热机能量的损失以及提高效率的主要途径。
2．会应用热值的概念进行简单的燃烧放热的计算。
3．列举热机对环境污染的方方面面。
1.燃料的分类
草木、煤炭等
石油、酒精、汽油等
煤气、天然气 等
固体燃料
液体燃料
气体燃料
一、热机效率
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？
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
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
　热机真正转变为对外做功的部分
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
废气排出带走的能量
热机效率
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只燃料燃烧时所释放能量的一部分。
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：
　　　　　　η=
W有
Q放
×100%
热机的效率
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。
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%。
【算一算】
某个家庭预计每月使用天然气4 m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量？相当于多少kg干木柴完全燃烧放出的热量？（天然气热值为7.5×107 J/m3，干木柴热值为107 J/kg）
解：Q = q气V气=7.5×107 J/m3 ×4 m3=3×108 J；
【热效率】
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量。
煤气灶本身也会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量；一部分能量直接损失掉了。水吸收的热量只占煤气燃烧放出热量的一部分。
在烧水的过程中，被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出能量的比值，称为热效率。
热机的效率
　　 在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
　　 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，叫做热机的效率。
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
汽油机的效率为 20%~30%
二、改变世界的热机
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。
三、地球就在我们手中
热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题：
1.为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是（　　）
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少各种热损失
C．尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量
D．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功
D
D
2．甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明(　　)
A．甲做功比乙多
B．甲做功比乙快
C．甲消耗的汽油比乙少
D．以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少
D
3．两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（　　）
A．甲机做的功比乙机的多
B．甲机的功率比乙机的大
C．在相同时间内甲机燃烧的汽油较乙机多
D．在消耗相同的汽油时，甲机做的有用功比乙机多
　　
4.一辆汽车的发动机输出功率为66150 W，每小时耗柴油14 kg，计算发动机的效率。（柴油的燃烧值为4.3×107 J/kg ）
解: 汽车的发动机每小时输出的功：
W有用=Pt=66150 W×3600 s=2.3814×108 J
燃料完全燃烧放出的能量
Q=qm=4.3×107 J/kg×14 kg =6.02×108 J
此热机的效率为：
答: 发动机的效率为39.6%。
课堂小结
2.3　热机的效率
一、热机的效率
1．定义
2．公式
3．提高热机效率的主要途径
二、改变世界的热机
三、地球就在我们手中
完成配套课后练习。

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