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第十四章内能利用
第三节 热机的效率
1.从生活中体会不同燃料释放热的本领不同.
2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3.了解热机效率的含义。学会计算热机的效率。
学习目标
例举一下生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水？
气体燃料
固体燃料
液体燃料
燃料
知识点一燃料的热值
2.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。
表达式q =
Q放是燃料完全燃烧放出的热量，单位是J
1.物理意义：表示不同燃料完全燃烧时放热的能力。
q是热值，单位是焦每千克，符号是J/kg
是燃料的质量，单位是kg
3.燃料燃烧时的能量转化： 。
化学能→内能
思考1：0.5kg的木材和1kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？ 这说明什么？
燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关
思考：用1kg的木材和1kg的炭烧水， 水升高的温度不相同，这说明什么？
燃料燃烧时放出的热量跟燃料的种类有关
思考：1kg的木材完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 这说明什么？
燃料燃烧时放出的热量与燃烧程度有关
燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？
（1）燃料的质量
（2）燃料的种类
想一想:什么是完全燃烧呢
完全燃烧—— 就是燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。
(3)燃料的燃烧程度
物质 质量m/kg 放出的热量Q/J
天然气 2kg 完全燃烧 8.8×107
干木柴 5kg 9×107
我们如何比科学地较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？
m的单位是kg
气体：Q=qV
Q=qm
燃料燃烧计算公式
例题：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3×107J/kg ）
解：
Q放=mq
=4kg×3.3×107J/Kg
=1.32×108 J
答:完全燃烧释放的热量为1.32×108 J
例题讲解
知识点二热机的效率
热机的效率视频
普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有15％；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为30％；现代化的锅炉，燃烧效率可达90％左右。
1）将燃料粉碎，使燃料尽可能充分燃烧。
2）增大通风量。
提高燃料利用率的措施:
3）增大受热面积。
燃料完全燃烧放出的能量
废气带走的能量
散热、克服摩擦损失
机械能
1、定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值
2、公式：
知识点二热机的效率
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、提高热机效率的主要途径
改进热机，减少各种能量损失.
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧
减小摩擦,以减少机械损失
3、热机的效率是热机性能的重要指标。
1.定义：1千克的某种燃料在完全燃烧 时所放出的热量叫做这种燃料的热值。符号：q
2.单位:焦耳/千克（J/Kg)
3.q柴油=3.3×107J/kg的物理意义： 1千克的柴油完全 燃烧时放出的热量为3.3 × 107焦
4.计算公式：Q=qm
5.提高燃料的利用效率
6.热机效率
课堂小结
1,关于燃料的热值说法正确的是（ ）A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B．燃料的热值与燃料的种类有关C．燃料的热值与燃料的多少有关D．燃料的热值与上面三个因素都有关B随堂练习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D3、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　　　）A.较小的质量 　B.较小的密度　C.较大的比热容　D.较大的热值D4.汽油机的能量流向如图所示,该汽油机的效率为　　　%,它表示有　　　　的　　 能转化为有用的　　　　能。
30
30%
内
机械
5.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了6 g汽油,若这台汽油机的效率为40%,则它在一个工作循环中输出的有用机械能为　　 　J。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
1.104×105
6.关于热机的效率,下列说法中正确的是 (　　)
A.热机做的有用功多,效率一定高
B.热机使用的燃料的热值越大,它的效率越高
C.热机在单位时间内耗费的燃料少,效率一定高
D.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高
D
7.某校九年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是 (　　)
A.用鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B.向炉内多加些煤,加大火力
C.将煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D.用各种办法增大受热面积
B
8.关于燃料的热值,以下说法正确的是 (　　)
A.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
B.0.5 g汽油和2 kg汽油,它们的热值是一样的
C.当燃料未燃烧时,其热值为零
D.煤油的热值比酒精大,就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
B
9.质量为5 kg的汽油,用去一半后,剩下的汽油(　　)
A.密度、比热容、热值都变为原来的一半
B.密度不变,比热容、热值变为原来的一半
C.密度、比热容变为原来的一半,热值不变
D.密度、比热容、热值都不变
D
10.下列关于热值和热机效率的说法,正确的是 (　　)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大
B
11.火箭使用的燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料
　　　　的特性。1 kg氢完全燃烧释放出的热量是
　　　　　J;若这些热量有42%被质量为1.43×103 kg的水吸收,水的温度能够上升　　　　℃。[q氢=1.43×108 J/kg,
c水= 4.2×103 J/(kg·℃)]
热值大
1.43×108
10
12.小华在燃烧皿中放入5g酒精,对300g水加热,待酒精燃尽后水温升高了50℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107J/kg,此过程中,酒精完全燃烧放出的热量为　　　 J,水吸收的热量为　 　　J,水的内能是通过　　　　　方式增加的。
1.5×105
6.3×104
热传递
13.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量、初温也相同。
(1)现要比较不同燃料的热值是否相同,应选择　　　　两图进行实验。
(2)实验中,除了题目中所给的条件外,你认为实验时还应注意　 。
(3)通过观察　　　　　　　　　　,可以比较出燃料热值的大小。
甲、乙
使燃料尽量充分燃烧
温度计示数高低
14.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量。
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
(3)该热水器的效率。
14.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量。
14.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求:
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
14.小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1365.05 m3变为1365.17 m3,已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3。求:
(3)该热水器的效率。
　　15．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 = 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
切问近思 自能发展
16.下列关于热值的说法中正确的是 (　　)
A.燃料的质量越大,热值就越大
B.燃料燃烧时才有热值,燃烧越充分热值就越大
C.燃料燃烧时放出热量越多,燃料的热值就越大
D.燃料的热值是燃料本身的性质,与质量和放出热量的多少无关
D
　17．一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%
18、热机的效率高，它表明这台热机( )
A．燃料燃烧放出的热量多
B．做的功多
C．做功快些
D．用来做有用功的热量跟燃料完全燃烧放出热量的比值大
D
19、如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值，应选择_______两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验。
(2)水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，它的物理含义是______________________________________________。
(3)酒精的热值为3.0×107 J/kg，完全燃烧10 g酒精放出的热量为__________J。
甲、乙
甲、丙
1kg水温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J
3.0×105
20.某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在1min内用去酒精5g，被加工的质量为36g的铜饰品温度从20℃上升到1070 ℃。[C铜=0.39×103J/（kg·℃），q酒精=3.0×107J/kg]求：（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？
解：（1）铜饰品吸收的热量是
Q吸=C铜mΔt=0.39×103J/（kg·℃）×36×10-3kg=1.4742×104J
20.某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在1min内用去酒精5g，被加工的质量为36g的铜饰品温度从20℃上升到1070 ℃。[C铜=0.39×103J/（kg·℃），q酒精=3.0×107J/kg]求：（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？
解：（2）酒精完全燃烧放出的热量
Q放=mq酒精=5×103kg×3.0×107J/kg=1.5×105J
20.某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在1min内用去酒精5g，被加工的质量为36g的铜饰品温度从20℃上升到1070 ℃。[C铜=0.39×103J/（kg·℃），q酒精=3.0×107J/kg]求：（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？
解：（3）酒精喷灯的效率η===9.828%
21.利用太阳可以晒水，假设水箱内装60kg的水，玻璃盖面积为0.84m2，地球上垂直于太阳光线的表面接受太阳的辐射为7.65×104J/（min·m2），水箱吸收太阳能的效率为50％，如不考虑水散热的情况，并使光总能垂直射入玻璃盖，计算晒水4h后水温升高多少？
解：晒水4小时简易太阳能晒水箱接受的太阳能辐射热
Q总=7.5×104J/（min·m2）×0.84m2×4×60min=1.512×107J
水吸收的热量Q吸=Q放η=1.512×107J×50%=7.56×106J
水升高的温度Δt===45℃

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