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第十四章 内能的利用
热机的效率
R·九年级全一册
复习导入
1. 什么样的机械叫热机？
2. 汽油机和柴油机的共同特点有哪些？
3. 用于做功的内能从何而来？
①都是将燃料放在气缸内，燃烧后产生高温高压的气体，推动活塞对外输出机械能。
利用内能做功的机械。
②都是四冲程构成的一个工作循环，周而复始的工作。
将燃料放在气缸内，燃烧后产生的内能。
生活中常见的燃料有哪些？怎么分类的。
知识点1 燃料的热值　
木柴
煤
酒精
汽油
煤气
天然气
固体燃料
液体燃料
气体燃料
1. 燃料的分类
2. 能量转化：
化学能转化为内能
根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？要找出事实来支持你的观点，并进行分析。
比较相同质量的不同燃料燃烧放出的热量
想想议议
怎样比较燃料放热本领的强弱？
　　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。
（1）定义
（2）物理意义
热值视频
热值
　　热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量。
（3）单位
　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。
一些燃料的热值
小资料
燃烧放热计算：
Q = qm 固、液体燃料
Q：热量，单位：J
q：热值，单位：J/kg
m：质量，单位：kg
Q = qV 气体燃料
Q：热量，单位：J
q：热值，单位：J/m3
V：体积，单位：m3
例 1 m3 甲烷完全燃烧产生多少 J 热量？这些热量可以使多少 kg 的水从 20 ℃ 加热到 100 ℃？（甲烷的热值 q甲烷 = 4.2×107 J/m3）
解： 1 m3 甲烷完全燃烧放出热量为：
Q = q甲烷V = 4.2×107 J/m3×1 m3 = 4.2×107 J
由 Q = cm△t 得
Q
c△t
m =
=
4.2×107 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(100 ℃－20 ℃)
= 125 kg
例 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. 0.5 kg 酒精完全燃烧时放出的热量为1.5×107 J，
则此酒精的热值是 0.75×107 J/ kg
D. 燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D
知识点2 热机的效率　
锅炉烧水时，燃料能被完全利用吗？
有效利用 60%
高温的烟气带走相当一部分热量，
未燃烧
15%
散失
25%
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
一部分热量直接散失掉
提高锅炉效率的措施:
（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
（2）减少各种热量损失。
①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；
②使用较好的保温材料，减少热损失。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧。
　　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？
思 考
热机的效率
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。
公式：
W有
Q放
η＝
单位：焦耳（J）
单位：千克（kg）
常用百分数表示
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%
思考：如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
①使燃料尽可能充分燃烧.
②在设计和制造热机时，要不断改进和创新，减少各种能量损失.
③使用时注意保养，使机器保持良好的润滑，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量.
斯蒂芬森的“火箭号”蒸汽机车，它诞生于1829年
阅读教材 P33《从火车到火箭》短文
长征五号火箭发射
练 习
　　1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 )
　　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，它的热值是一个确定的值， 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
　　2．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 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
解：Q =qm= 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
3. 完全燃烧15kg热值是 3.4×107J/kg的木炭，能产生多少热量？想要获得这些热量，需要完全燃烧多少千克氢气？(q氢=1.4 ×108J/kg)
解：Q = qm = 3.4×107J/kg×15kg= 5.1×108J
　　m =
Q
q氢
5.1×108 J
1.4×108 J/kg
=
≈ 3.64 kg
　　4．一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%
课堂小结
热机的效率
燃料的热值
热机的效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比
提高热机效率的方法
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比
单位：J/kg
公式：Q = mq
W有
Q放
η＝
1. 从课后习题中选取；
2. 完成练习册本课时的习题。
课后作业
习题解答
（见教材P34 练习与应用）
1. 有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤
放出的热量比干木柴多。你认为呢？说说理由。
燃料完全燃烧时放出的热量，除了与燃料种类(热值)有关外，还与燃料的质量有关，题中未给出两种燃料的质量信息，所以此观点不正确.
2. 某人提着一袋质量为 5 kg 的大米，从 1 层步行至 5 层，每层
楼的层高为 3 m，他对这袋大米做了多少功？要使一定量的
汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要多
少汽油？
解: g 取 10 N/ kg，汽油的热值 q ＝4.6×107 J/kg. 人对大米做的功 W ＝Gh ＝mgh ＝5 kg×10 N/kg×(5－1)×3 m＝600 J.汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝W ＝ 600 J，由 Q放＝mq 得
需要汽油的质量
10－5 kg
3. 如果干木柴跟煤油放出的热量相等，那么干木柴的质量应
该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。
解：因为Q放=m木柴q木柴=m煤油q煤油，查出q木柴=1.2×107J/kg，q煤油=4.6×107J/kg，所以
即干木柴的质量等于煤油质量的 3.83 倍。
4. 全球汽车保有量在迅速增长，截至2024年底，我国燃油汽车
保有量约为 3.2 亿辆。假设每辆汽车每年耗油 1.8 t，汽车内
燃机的效率平均值取 30%。如果能把内燃机效率提高 1%，
我国每年可以节约多少燃油？
解: 设燃油的热值为 q，则每辆汽车每年所做的有用功 W有用＝ηQ ＝ηmq ＝30％×1.8 t×q ＝ 0.54 t×q，内燃机提高效率后，做同样多的有用功，消耗的燃料完全燃烧放出的热量
q
所需燃料的质量
每辆车每年节约燃油 1.8 t－1.742 t = 0.058 t，
3.2亿辆车每年节约燃油 3.2×108×0.058 t = 1.86×107 t.
5. 提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答
问题的提纲，不必展开陈述。
解：减少有害气体的排放量，降低对空气的污染。减少燃料的消耗，节约能源。

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