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第二章 改变世界的热机
第3节 热机效率
在人类历史上，发现内能可以做功并制造出热机，是一件了不起的大事情。可以说，工业化社会的出现与发展，在科学技术上有赖于热机的发明及改进。
情境导入
在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了呢？图中表明了某汽车汽油机的能量流向，也表明了有用功在汽车运行中的分配。对照此图，请和同学讨论，描述能量的变化情况。
知识点
热机效率
1
感悟新知
1. 内燃机工作时能量流向图
→废气带走的能量E1
→克服摩擦损失的能量E2
→散热损失的能量E3
→做有用功的能量E4
燃料完全燃烧
放出的能量E
2. 定义 热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比。
3. 定义式
4. 热机的效率反映了内能的利用程度，是热机性能的重要指标之一。由于热机在工作过程中总有能量损失，故热机的效率总小于1。
知识链接
热机的能量损失：
热机的能量损失是不可避免的，主要有三种：废气损失、散热损失、机械摩擦损失。其中废气损失的能量最多，废气损失的能量包括一部分燃料没有完全燃烧，以及高温的燃气带走的能量。
5. 提高热机效率的途径：
(1)使燃料充分燃烧；
(2)尽量减少各种能量损失；
(3)使用热机时尽量保证良好的润滑；
(4)在热机的设计和制造上，采用更先进的技术。
特别提醒
热机效率的高低与热机做功的多少、做功的快慢无关。提高热机效率的途径是减少热机工作中的各种能量损失，即减少燃烧过程中热量的损失和机械能的损失。
一些热机的效率 蒸汽机 4%~ 8%
蒸汽轮机 25%~ 30%
燃气轮机 50%~ 60%
汽油机 26%~ 40%
柴油机 34%~ 45%
喷气发动机 50%~ 60%
关于热机的效率，下列说法中正确的是( )
A. 热机做的有用功越多，效率一定越高
B. 热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C. 热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D. 热机做功越快，效率一定越高
例 1
解析：热机的效率是热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧放出的热量之比，因此在热机所做的有用功一定时，消耗的燃料越少，效率越高；在消耗的燃料一定时，热机所做的有用功越多，效率越高，故C 正确。
答案：C
易错警示
热机效率是一个比值， 是由W 有用与Q 放共同决定的，单独说W有用越多，效率越高或燃料消耗越少，效率越高是不对的。在相同条件下，效率越高的热机，做相同的W有用，所用燃料越少。
1. 热机对人类文明的进步起到了巨大的推动作用，从根本上改变着我们的世界，同时也带来了环境污染：大气污染、热污染、噪声污染。
特别提醒
热机改变了世界，也给生态环境造成了污染。如汽油和柴油的燃烧排放了大量氮氧化物、碳氧化物，污染了大气；汽车内燃机的废气和冷却水有较大的热污染，成为城市热岛效应的元凶之一；各种汽车发出的噪声也是危害人们身心健康的公害之一。
知识点
地球就在我们手中
2
2. 为保护环境，我们可采取的措施：(1)改进燃烧设备、尽量消除烟尘；(2)提高燃料的综合利用率，采取集中供暖；(3)研究和开发低能耗、污染小的高性能热机；(4)在内燃机排气管上安装消声器；(5)开发利用新能源。
下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是( )
A. 热机的大量使用会造成环境污染
B. 所有的热机都是用柴油作为燃料
C. 汽车排出的尾气全部都是有毒气体
D. 热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
例2
解析：本题考查热机与环境保护问题，热机的大量使用会带来噪声和废气污染，其噪声无法被消声器完全消除，排出的废气中有一定量的有毒气体，并非全部都是有毒气体。不同热机的燃料一般是不同的。故选A。
答案：A
知识链接
热机的大量使用会造成环境污染，保护环境已经成为当前需要解决的重要课题。
1. 下列关于热机效率的说法正确的是(　　)
A．热机的功率越大，效率越高
B．热机消耗的燃料越少，效率越高
C．燃料的热值越大，效率越高
D．完成相同的有用功，所用的同种燃料越少，效率越高
D
课堂训练
2. 【2024·武汉月考改编】某内燃机的能量流向图如图所示。这台内燃机的效率为(　　)
A．7%
B．28%
C．31%
D．34%
D
3. 【2023·沈阳改编】校车在某段平直路面上匀速行驶，在某过程中消耗1 kg柴油，则柴油完全燃烧放出的热量为________J，已知该过程中发动机输出有用功为1.72× 107 J，则校车发动机的效率为________%。(柴油热值为4.3×107 J/kg)
4.3×107
40
热机效率
物理意义
能量转化
定义
影响因素
课堂小结

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