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第十四章第2节 热机的效率
它们工作都需要什么？
都离不开燃料
生活中我们可以使用哪些燃料？
该如何分类？
木柴
煤
汽油
酒精
煤气
天然气
固体燃料
液体燃料
气体燃料
能量转化：化学能转化为内能
（1）1 kg干木柴和10 kg干木柴在完全燃烧时，哪种放出的热量多？
10 kg干木柴
燃料燃烧时放出的热量跟哪些因素有关？
燃料的质量
（2）相同条件下，1 kg干木柴和1 kg煤，哪种燃料能烧更多的开水？
1 kg煤
燃料的种类
（3）1 kg木材完全燃烧和未完全燃烧时，哪种放出的热量多？
完全燃烧
燃料的燃烧程度
要比较不同燃料燃烧释放能量的能力不同，首先必须保证哪些量相同才能进行比较？
（1）燃料的质量要相同
（2）都要完全燃烧
　　经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，完全燃烧，____放出的热量多。
煤
我们用热值这个概念表示燃料放出热量的本领。
　 完全燃烧——就是燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。
一
燃料的热值
1、某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值q。
4、物理意义：热值q在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
3、国际单位：焦每千克，符号是J/kg。
2、公式：q=
q柴油=4.3×107 J/kg ，表示
1 kg的柴油完全燃烧时放出的热量为4.3×107 J。
Q=qm
Q=qV
气体燃料的单位：焦每立方米；符号是J/m3。
一
燃料的热值
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类。
石油经过分馏法可提炼出。
练一练
1.下列说法正确的是（ ）
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，它的热值是个定值，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
C
练一练
2.下列关于热值的说法正确的是（　 ）
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．热量燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D
一
燃料的热值
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
练一练
1.计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？（氢的热值是1.4×108 J/kg）
放出热量Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
2.若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
（干木柴的热值是1.2×107 J/kg）
需要干木柴
约117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。
液氢热值大，是最理想的火箭燃料！
117
1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？
2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
不能
不能
3.在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？
4.燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
废气带走
有用机械能
燃料的化学能
机件发热散失
燃烧不完全
机件摩擦损失
不能
二
热机的效率
1、定义：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，叫作热机的效率。
2、公式：
=
Q吸
Q放
——
×100％
3、热机的效率是热机性能的重要指标。
热机的效率能达到100%吗？为什么？
　　不能达到100%，因为各种热量损失以燃料条件的限制，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，所以热机的效率小于100%。
η
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%
常见的一些热机效率
喷气式发动机的效率为50%~60%
提高煤炉燃料利用率的措施有哪些？
①将燃料粉碎，使燃料尽可能充分燃烧；
②增大通风量；
③增大受热面积；
④炉壁选用隔热材料。
如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
②注意保养，保持良好的润滑；
③改进热机，减少各种能量损失，提高效率；
④利用废气的能量，提高燃料的利用率。
在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。
练一练
1.（双选）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，并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率，有利于环保减排
CD
练一练
2.一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%
练一练
3.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，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水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？
解：Q放 = m柴q
　　m =
Q吸
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
= 0.7 kg×1.2×107 J/kg = 8.4×106 J
依题意得： Q吸= Q放=8.4×106 J
由Q=cm（t- t0 ）得：
1、关于燃料的热值说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B．燃料的热值与燃料的种类有关
C．燃料的热值与燃料的多少有关
D．燃料的热值与上面三个因素都有关
B
2、下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）
A．减少各种热损失
B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
C．充分利用废气的能量，如建热电站
D．采取少消耗总能量的办法
D
3、为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施
不能提高热机效率的是（　　）
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少
能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
D
4、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
B
5、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　 ）
A. 较小的质量 　B. 较小的密度　
C. 较大的比热容　 D. 较大的热值
D
6、下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油做燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
D
7、甲、乙两台柴油机，甲、乙的功率之比为3∶2，
热机效率之比为4∶5，则甲、乙每小时消耗的油量之比为（ ）
A．15∶8 B．6∶5 C．5∶6 D．8∶15
A
8、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）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。
Q吸=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J
Q放=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg· ℃) ×100kg×(70℃- 20℃)
=2.1×107J
Q吸
Q放
η =
______________
3.2×107J
2.1×107J
= 65.625%
=
解：
（1）
（2）
（3）

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