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第25课时　燃料的热值　热机效率
1.知道热值的概念,会查热值表.
2.认识热机效率.
1. 燃料燃烧将　　　　能转化为　　　　能.
2. 燃料　　　　燃烧放出的热量与燃料的　　　　之比,叫作这种燃料的热值.热值的单位是　　　　.对于气体燃料,人们通常用　　　　作单位.
3. 质量为m的燃料完全燃烧放出的热量可用公式　　　 　来表示.
4. 转化为　　　　的能量与　　 　　　后所释放出的能量之比叫作
热机效率.计算公式是　　　 　　　　　.
内
化学
完全
质量
J/kg
J/m3
Q放=mq
有用功
燃料完全燃烧
η=×100%
考点1 燃料的热值
例1 煤炭是一种重要能源.为判断煤炭品质的优劣,最科学的方法是检验煤炭的 (　　)
A. 比热容　 B. 密度　 C. 热值　 D. 温度
C
例2 为保障全校师生饮水安全,学校安装了热效率达到80%的现代化高效节能锅炉,每天可以提供1.0×103kg开水,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),优质煤的热值为3.0×107J/kg,则:
(1) 1.0×103kg的水温度从20℃升高到100℃,至少需要吸收多少焦热量
(2) 每天至少需要完全燃烧多少千克优质煤
(1) 水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg×(100℃-20℃)=3.36×108J　
(2) 由η=×100%得煤完全燃烧放出的热量Q放===
4.2×108J;由Q放=mq得需要完全燃烧煤的质量m煤===14kg
[跟踪训练]
1. (2022·宜昌)关于燃料及其热值,下列说法中正确的是 (　　)
A. 没有燃烧的燃料,热值等于零
B. 燃料完全燃烧时,它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高,放出热量越多
C
2. (2022·海南模拟)被网友昵称为“胖五”的长征五号运载火箭,其燃料中使用液态氢,主要原因是 (　　)
A. 密度大　 B. 热值高
C. 沸点高　 D. 燃点高
B
3. (2023·益阳)如图为某种固体酒精炉,固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全.为了测定该固体酒精炉的热效率,在炉中放入40g的固体酒精,当固体酒精燃烧完后,锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃.已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).
(1) 若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少
(2) 水吸收的热量是多少
(3) 小明测得固体酒精炉的热效率是多大
(4) 请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因.
第3题
(1) 若固体酒精完全燃烧,则放出的热量Q放=qm酒=1.5×107J/kg×0.04kg=
6×105J　
(2) 水吸收的热量Q吸=cm水(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=
2.1×105J　
(3) 小明测得固体酒精炉的热效率η=×100%=×100%=35%　
(4) 燃烧不完全(或部分热量散发到空气中;或锅吸收一部分热量,合理即可)
考点2 燃料热值的估测
例1 (2022·泰州)在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”的实验中:
(1) 由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关,因此实验时必须控制酒精和碎纸片的　　　　相等;实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同,以便于　
　 　.
(2) 如图是小明安装好的实验装置,其中存在的错误是
　　 .
质量
通过水升高的温度来反映燃料完全
例1图
燃烧放出的热量
温度计的玻璃泡没有充分浸入烧杯内的水中
(3) 小华纠正了小明的错误,又组装了一套正确的实验装置,备好秒表.在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片,读出水的初温后,进行如下操作:
① 先点燃酒精,再点燃碎纸片.
② 保证酒精和碎纸片燃烧时间相同,读取温度计的示数.
③ 待酒精和碎纸片充分燃烧结束,分别读取温度计的示数.
小红认为上述操作中,操作　　　　是错误的.小明根据正确操作获得的数据,算出了燃料的热值,发现结果小于该燃料的实际热值,原因是　 　
　 　.
②
燃料不完
全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中
[跟踪训练]
1. (2022·镇江)如图所示,用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热,两图装置均相同.燃料的质量用m表示,燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示(水未沸腾) (　　)
A. 若m相同,Δt越小,燃料的热值越大
B. 若Δt相同,m越大,燃料的热值越大
C. 若的值越大,燃料的热值越大
D. 若的值越大,燃料的热值越大
D
2. (2023·扬州)如图所示,在估测薯片热值的实验中,小军设计了两种对水加热的方式.
方式一:薯片在烧杯中燃烧.
方式二:薯片在燃烧皿中燃烧.
(1) 两种加热方式中合理的是　　　　;在进行实验时,要让薯片充分燃烧,操作是　　　　　 　.
(2) 用天平量取100g水,并测出一片薯片的质量,用以上选取的方式燃尽薯片,并用温度计测出水升高的温度,所测出的薯片热值偏　　　　,原因是
　　　　　　　　　　 　　　　　　.
方式二
把薯片碾碎
小
薯片燃烧放出的热量没有被水全部吸收(合理即可)
考点3 热机效率
例1 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2000J,输出的动能为300J,则输出的内能和声能共计　　　　J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　.
1700
15%
例2 (2023·本溪)某款环保能源汽车——氢能重卡,它满载时总质量为50t,车轮总着地面积为0.8m2,采用氢燃料发动机获得动力.若某次运输过程中,汽车以300kW的输出功率,在水平地面上匀速直线行驶了20min,汽车发动机的效率为75%.(g取10N/kg,q柴油取4.0×107J/kg)求:
(1) 汽车满载静止在水平地面上时,对地面的压强.
(2) 这次行驶过程中,汽车消耗的氢能.
(3) 若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供,至少需要完全燃烧柴油的质量.
(1) 满载静止在水平地面上时,有F=G=mg=50×103kg×10N/kg=5×105N,
汽车满载静止在水平地面上时,对地面的压强p===6.25×105Pa　
(2) 由题意得,汽车匀速直线行驶了20min做的有用功W=Pt=300×103W
×20×60s=3.6×108J,由η=×100%得,汽车消耗的氢能Q氢===
4.8×108J　
(3) 根据题意知,Q柴油=Q氢=4.8×108J,则至少需要完全燃烧柴油的质量
m柴油===12kg
[跟踪训练]
1. 如图所示为内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为 (　　)
A. η=×100%
B. η=×100%
C. η=×100%
D. η=×100%
C
2. (2023·徐州二模)某新能源环卫车,其燃料为天然气.环卫车以44kW的恒定功率匀速行驶25min,燃烧了2kg的天然气,该天然气完全燃烧放出的热量是　　 　　J,该车发动机的效率是　　　　%;若发动机汽缸曲轴的转速是2400r/min,则该汽油机每秒钟对外做功　　　　次.(q天然气=4.4×107J/kg)
8.8×107
75
20
3. (2022·苏州模拟)某载重汽车自重12t,汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶时,柴油发动机的功率为210kW,发动机的效率为30%.通过查询相关资料知道,1g铀235全部裂变释放的能量相当于2800kg的煤完全燃烧放出的热量.已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),煤的热值为3×107J/kg,则:
(1) 1g铀235全部裂变释放的能量是多少
(2) 这些能量最多可以将多少千克的水从0℃加热至沸腾(标准大气压下,不计热量损失)
(3) 这些能量提供给该汽车,汽车在当前道路上行驶的路程是多少
(1) 2800kg煤完全燃烧释放的热量Q放=m煤q=2800kg×3×107J/kg=8.4×
1010J,则由题意可知,1g铀235全部裂变释放的能量Q铀放=Q放=8.4×1010J　
(2) 由题知,Q吸=Q铀放=8.4×1010J,标准大气压下,水的沸点为100℃,即水的末温为100℃,由Q吸=cm(t-t0)可得加热水的质量m水==
=2×105kg　
(3) 由P===Fv可得汽车匀速行驶时的牵引力F===2.1×
104N.提供给该汽车的机械功W=Q放η=8.4×1010J×30%=2.52×1010J,由W=Fs可得汽车在当前道路上行驶的路程s===1.2×106m=
1.2×103km

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