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第3节 热机的效率
第十四章 内能的利用
1.从能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义及其单位。
2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。
3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率，知道如何提高热机效率 。
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。
知识点一：燃料的热值
1.燃料的分类
木柴
煤
酒精
汽油
煤气
天然气
固体燃料
液体燃料
气体燃料
2. 能量转化：
化学能→内能
某工厂要给所有员工每天提供10t开水，现在分别使用木柴、煤烧开水。你更倾向于使用哪一种燃料？
√
（1）定义：
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用符号q表示。
（2）单位：
焦每千克，符号：J/kg（固、液体燃料）
焦每立方米，符号：J/m3（气体燃料）
（3）物理意义：
数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
（4）计算公式
指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程
3.热值
气体：q=
固体或液体：q=
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
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg
烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg
焦炭 3.0×107J/kg 氢气 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
1.根据热值表，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。
解：放出热量 Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
有关热值的计算
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1.2×107 J/kg。
解：需要干木柴的质量
约120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。
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
燃料的
内能
④燃料不能完全燃烧
① 散热
②加热煤气灶壁
水吸收
的热量
③ 加热水壶
内燃机中燃料能够完全燃烧吗？燃料燃烧的能量都分别流向哪了？
④燃料不能
完全燃烧
有用的
机械能
燃料的
内能
②克服机器的摩擦
① 散热
③ 废气带走
（2）定义式：
（3）物理意义：
热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。
用来做有用功的那部分能量，与燃烧完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
（1）定义：
η=×100%
知识点二：热机的效率
常见的热机效率
蒸汽机的效率只有
6%～15%
汽油机的效率只有20%～40%
柴油机的效率只有30%～45%
所有热机效率都小于1
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. 改进热机，减少各种能量损失；
3. 保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的能量；
4. 设法利用废气中的能量.
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。
交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是，内燃机应运而生.内燃机有柴油机、汽油机两大类。
电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需求。
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气式发动机。
热机的效率
燃料的热值
概念：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
单位：焦每千克（J/kg）；焦耳每立方米（J/m3）
公式
液体或固体：q=
气体：q=
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：η=×100%
提高热机的效率
1.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
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. 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1m 3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10 3J/(kg ℃)，天然气的热值为3.2×10 7J/m 3。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）天然气完全燃烧放出的热量；
解：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J
Q吸=cm（t-t0）
=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（50℃-20℃）
=1.26×107J
η= =≈39.4%
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作的效率。

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