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第十四章　内能的利用
第3节
热机的效率
汇报人：稻小壳
2
了解热机效率，知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
3
知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义。
1
了解热值的概念及单位，知道热值是燃料的一种特性。
4
能进行有关热机效率的简单计算。
所有的热机在工作时都需要燃料_____，先把燃料的_____能转化为___能；再把___能转化为______能。
燃烧
化学
内
内
机械
思考：你知道生活中有哪些燃料？
固体燃料：煤、木炭等
液体燃料：汽油、柴油、煤油、酒精等
气体燃料：天然气、煤气等
人类对燃料的利用历程
木柴
煤炭
石油
天然气
汽油、煤炭、柴油、液化气
一、燃料的热值
1.实验：比较酒精和煤油燃烧时的放热本领
如图甲、乙所示的两组对比实验，甲、乙实验
装置完全相同，烧杯内水的初温、质量也都相同。
实验步骤：按如图所示组装器材，点燃酒精和煤油灯，待燃料完全燃烧后，比较烧杯中水升高的温度，就可以比较两种燃料的放热本领。
实验分析：①实验过程中，主要探究和分析问题的方法是______法和_________法。
②由实验数据可知，______的放热本领强。
转换
控制变量
煤油
2.热值
(1)我们把某种燃料___________放出的_____与其______之比，叫作这种燃料的热值。热值在数值上等于________________________________。
(2)热值的单位是__________，符号是______，气体也会用___________作单位，符号是______。
完全燃烧
热量
质量
1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量
焦每千克
J/kg
焦每立方米
J/m3
例题　已知酒精的热值是3.0×107 J/kg，若用Q放表示燃料燃烧放出的热量，用q表示燃料的热值，m表示燃料的质量，则完全燃烧5 g酒精放出多少热量？
解：m＝5 g＝5×10-3 kg
Q放＝mq＝5×10-3 kg×3.0×107 J/kg＝1.5×105 J。
思考：阅读分析教材第31页表14.3－1“一些燃料的热值”，思考燃料的热值与什么因素有关？与质量、放出的热量、是否完全燃烧有关吗？
答案　热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量、放出的热量、是否完全燃烧无关。
利用家用煤气灶，把质量为1 kg的水，从室温25 ℃加热至100 ℃，消耗煤气0.023 6 m3，这些煤气完全燃烧放出的热量是多少？水吸收的热量是多少？(煤气的热值是3.9×107 J/m3)
学以致用　
解：煤气放出的热量：Q放＝qV＝3.9×107 J/m3×0.023 6 m3＝9.204×105 J
水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－25 ℃)＝3.15×105 J。
二、热机的效率
1.根据“学以致用”可以看出，水吸收的热量远小于煤气放出的热量，为什么在烧水时，水不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？这说明了什么？
答案　煤气燃烧放出的热量除了要加热水，还要加热容器和周围的空气，即有热量的散失与损耗。这说明燃料的热量不能被完全利用。
热机（如内燃机）在工作时，能不能将燃料所放出的热量全部用来对外做功呢？热量都去哪里了？
燃气内能
损失的内能
无用的机械能
有用的机械能
2.热机的效率
(1)用来做________的这部分能量，与燃料____________________之比，叫作热机的效率。
(2)蒸汽机与内燃机相比，_______的效率较高；内燃机中，_______的效率较高。
(3)要想提高热机的效率，应该使燃料_________，尽量________________；在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料；保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功。
(4)用η表示热机的效率，W有用表示有用功，Q总表示燃料完全燃烧放出的
热量，则热机效率的计算可以写作η＝。
有用功
完全燃烧放出的热量
内燃机
柴油机
充分燃烧
减少各种热量损失
1.(2025·深圳宝安区开学考)如图是某内燃机的能量流向图，下列说法正确的是(　　)
A.该内燃机的热机效率为30%
B.减小机械摩擦可提高内燃机的效率
C.随着技术进步，未来内燃机效率可能达到100%
D.燃料燃烧时热值变小
学以致用　
B
2.(2024·宜昌期中)现在有的小汽车采用涡轮增压发动机，它和普通发动机相比，能利用废气的能量压缩空气，增加气缸的进气量，这样燃料燃烧________，发动机效率更______(选填“高”或“低”)。
更充分
高
1.(2024·苏州期中)在跨学科实践活动中，小晋调查“家用燃料的变化与合理使用”时发现，我国近几十年家用燃料由柴草、煤炭发展至天然气。使用天然气作为家用燃料主要是因为天然气的(　　)
A.内能较大 B.热值较大
C.密度较小 D.比热容较大
B
2.(2024·阜阳颍州区期末)如图是某品牌的房车。若在一段平直的路上匀速行驶33 km，此过程消耗柴油质量为5 kg，牵引力为2×103 N，柴油的热值为4.3×107 J/kg，g取10 N/kg。求：
(1)该房车在此过程中牵引力所做的功；
解：该房车牵引力所做的功：
W＝Fs＝2×103 N×33×103 m＝6.6×107 J；
(2)柴油完全燃烧放出的热量；
解：柴油完全燃烧放出的热量：
Q放＝m柴q柴＝5 kg×4.3×107 J/kg＝2.15×108 J；
(3)此房车行驶过程中热机的效率。
解：此房车行驶过程中热机的效率：
η＝≈31%。

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