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(共41张PPT)
柴薪
燃料燃烧，化学能转化为内能
1.生活中获得内能的主要途径　
煤炭
燃料燃烧，化学能转化为内能
1.生活中获得内能的主要途径　
石油
燃料燃烧，化学能转化为内能
1.生活中获得内能的主要途径　
天然气
燃料燃烧，化学能转化为内能
1.生活中获得内能的主要途径　
固体燃料
液体燃料
气体燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤气、天然气等
2.不同种类的燃料的放热本领不同。
怎么比较放热本领呢？
(2)放出相同的热量时，比较完全燃烧的燃料的质量。
(1)完全燃烧相同质量的燃料，比较放出的热量。
3.比较燃料放热本领
比较质量相等的水升高的温度可比较燃料放出的热量。
酒精
煤油
(控制变量法)
(转换法)
研究对象：
水
水
燃料
(燃料的质量变化量)
用热值来描述燃料化学能转化为内能本领的大小。
1.物理意义：
2. 定义：
3.定义式：
Q：放出的热量（J）
燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比。用 q 表示。
或，
V ：体积（m3）
m：质量（kg）
热值在数值上等于1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量。
4.单位:
1kg的焦炭完全燃烧时，放出的热量为3.0×107J。
q焦炭=3.0×107J / kg的物理意义：
或，
或，
一些燃料的热值
5.燃料的热值是物质本身的一种特性，只与____________有关。
燃料种类
为什么有些火箭要用氢气做燃料呢？
热值大
5.燃料的热值是物质本身的一种特性，只与____________有关。
燃料种类
某种燃料完全燃烧放出的热量与质量之比
某种物质温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
J/kg（J/m3）
J/（kg·℃）
燃料
所有物质
5.燃料的热值是物质本身的一种特性，只与____________有关。
燃料种类
定义
定义式
对象
单位
或，
或，
6.推导式：
(1)固体或液体燃料：
(2)气体燃料：
用煤气将1kg 的水烧开（从25℃到100℃），共消耗煤气0.0236 m3，比较水吸收的热量与煤气完全燃烧放出的热量大小。（煤气的热值是3.9×107J/m3)
用煤气将1kg 的水烧开（从25℃到100℃），共消耗煤气0.0236 m3，比较水吸收的热量与煤气完全燃烧放出的热量大小。（煤气的热值是3.9×107J/m3)
解：
说明有热损失
散失、克服摩擦损失的能量
不完全燃烧损失的能量
有用的机械能
燃气的内能
燃
料
完全燃烧
放出的热量
或，
总功
额外功1
额外功2
有用功
1.定义：
做有用功的能量和燃料完全燃烧所释放的能量之比。
2.定义式：
其中，
怎么样计算有用功呢？
推导得：
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
3.热机效率的计算：
发动机的输出功率；
机车的牵引力。
有用的机械功；
(1) 机车型
其中：
机车在水平匀速直线运动时，
一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW，发动机的效率为25%，汽油的热值q=4.6×107J/kg，求在小汽车行驶100km的过程中，
(1)发动机所做的功。 (2)消耗汽油的质量。
(1)1×108J
(2)8.7kg
一次做功冲程的有用功
一个工作循环吸入燃料的质量
p
L
S汽缸
气体燃料：Q放=qV
(2) 热机为研究对象
活塞所受的平均压力。
活塞所受的平均压强。
行程（冲程长）
其中：
3.热机效率的计算：
一台四冲程汽油机的汽缸活塞面积为6×10-3m2，活塞行程为0.1 m ，做功冲程燃气的平均压强为6.0×105Pa ，飞轮转速为1800 r / min 。求：
(1)该汽油机1 min 内对外做功的次数。
(2)该汽油机工作时做功冲程中汽缸内气体对活塞的平均压力。
(3)这台汽油机的功率。
汽车在平直路面上匀速行驶，牵引力所做的功为3×107 J，消耗汽油2 kg。(汽油热值取q＝4.6×107 J/kg)，求汽车发动机的效率(百分号前保留整数)。
工厂有甲、乙两台汽油发电机，已知甲、乙汽油发电机的功率之比为2∶1，在相同时间内它们消耗的汽油质量之比为8∶5，它们的热机效率之比为________。
5∶4　
某工厂有一台柴油发电机作为停电时的应急设备，这台发电机的最大发电功率为50 kW，发电1 h消耗柴油10.5 kg，发电1 h柴油完全燃烧放出的热量为________J，发电机的效率为_____。(柴油的热值为 4.3×107 J/kg，效率结果保留两位有效数字)
4.515×108
40%
下列关于热机效率的说法错误的是(　　)
A. 使用新材料新技术提高柴油机的压缩比可以提高效率
B. 随着科技的不断发展，热机的效率会达到100%
C. 燃料和氧化剂充分混合燃烧，可以提高喷气发动机的效率
D. 经常检查内燃机内部并对转动部分加润滑油，可以提高热机的效率
B
. .
内燃机使用的燃料一般不能完全燃烧，假设某高效内燃机的燃料可以完全燃烧，能量流向如图所示，该内燃机的效率为__________(用图中的物理量表示)；
若某一家庭小汽车的内燃机效率为30%，每行驶100 km消耗的汽油约8 L，每年行驶约2×104 km.已知汽油的密度为0.71×103 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg.求：
(1)一年内汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量。
(2)若汽车燃气的效率提升1%，一年内可以节省汽油的质量。
(结果保留两位小数)
(1)5.225 6×1010 J
(2)36.65 kg
解：(1)汽车行驶100 km所消耗的汽油的质量
m＝ρV＝0.71×103 kg/m3×8×10－3 m3＝5.68 kg
一年内汽车的耗油量m1＝ ×5.68 kg＝1 136 kg
一年内汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量
Q总＝m1q＝1 136 kg×4.6×107 J/kg＝5.225 6×1010 J
解：(2)一年内汽车做有用功所需的汽油的质量
m2＝1 136 kg×30%＝340.8 kg
内燃机效率提高后为 30%＋1%＝31%
效率提高后所需汽油的质量
m3＝
汽车每年节约汽油的质量
m4＝m1－m3＝1 136 kg－1 099.35 kg＝36.65 kg
如图所示的雾炮车，在某次行驶时该车的质量为1×104 kg，以20 m/s的速度在路上匀速行驶了 6 km，发动机的输出功率为100 kW，消耗柴油2 L，所受阻力为车重的0.04倍，不计雾炮车质量变化，(柴油的密度:0.83×103 kg/m3，热值:4.3×107 J/kg)求：
(1)雾炮车前进克服阻力做的功；
(2)该雾炮车发动机的效率。
(结果保留两位有效数字)
(1)2.4×107 J
(2)42%
解：(1)由题意知，雾炮车所受的阻力
f＝0.04G＝0.04mg＝0.04×1×104 kg×10 N/kg＝4×103 N
雾炮车前进克服阻力做的功
W＝Fs＝fs＝4×103 N×6×103 m＝2.4×107 J
解：(2)发动机做功的时间
发动机做的功W1＝Pt＝1×105 W×300 s＝3×107 J
这段运动过程中，消耗柴油的质量
m柴油＝ρV＝0.83×103 kg/m3×2×10－3 m3＝1.66 kg
柴油完全燃烧放出的热量
Q放＝m柴油q＝1.66 kg×4.3×107 J/kg＝7.138×107 J
热机效率
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%
4.一些热机的效率
1.定义：
2.定义式：
进一步推导：
水所吸收的热量和燃料完全燃烧所释放的能量之比。
锅炉效率总小于1
某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，天然气的热值为3.2×10 7J/m3。求：
(1)天然气完全燃烧放出的热量；
(2)水吸收的热量；
(3)该热水器工作的效率。
(1)3.2×107J
(2)1.26×107J
(3)39.4%
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作的效率
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J
解： （2）水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100 kg×（50℃-20℃）=1.26×107J
解：（3）燃气灶的效率：
3.提高锅炉效率的主要途径：
(1)利用废气
(3)把燃料磨成粉状或小颗粒，用空气吹入炉膛，使得燃烧更充分。
(2)改进锅炉的构造
热机
效率
热值
热机的
效率
定义
定义式
或，
锅炉
效率
定义
公式1
公式2
定义
公式
1.发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有( @20@ )
A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较低的沸点 D.较大的热值
D
2.下列关于热值的说法正确的是( @21@ )
A. 煤的热值大于 煤的热值
B.燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值越大
C.燃料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
3.有一瓶酒精，如果倒去一半，再使它的温度降低一半，则( @22@ )
A.它的热值变为原来的 B.它的比热容变为原来的
C.它的比热容和热值都变为原来的 D.它的比热容和热值都不变
D
4.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时，平均月消耗量分别为：木柴约 ，烟煤约 ，液化石油气约 ，煤气约 。这四种燃料中的热值最高的是( @23@ )
A.液化石油气 B.煤气 C.烟煤 D.木柴
A
5.下图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( @24@ )
A. B. C. D.
B
6.热机效率的高低，取决于( @25@ )
A.热机功率的大小，功率越大，热机效率越高
B.热机燃料的热值，燃料热值大的放出的热量多，效率就高
C.热机对燃料的利用率，利用率高的热量损失少，效率就高
D.热机的做功本领，做功本领大的效率就高
C
7.有一箱木炭，它的质量为 ，热值为 。若用掉一半，剩下木炭的热值为________________，燃烧半箱木炭最多放出热量_____________。


【变式】 人体就像热机一样，也需要消耗能量。例如一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 ，这些能量需要完全燃烧_______ 的干木柴才能得到。（干木柴的热值为 ）

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