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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第十四章 内能的利用
专题09 热机的效率
物理观念：知道热值、机械效率的概念,会查燃料的热值表,会利用热值及热机效率的公式进行简单的计算和应用;能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向,能大致说出提高热机效率的途径。
科学思维：会用比值定义法定义燃料的热值。会用图像信息分析问题处理问题。
科学探究:分析实验表格数据，能解决探究热值大小的问题。
科学态度与责任：能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响;能从能量转化的角度认识提高效率的重大意义,能为环境保护提出自己的见解;能主动关心空气质量,为环境保护、健康生活作出贡献。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。
2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
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。
本节课重点难点
重点：燃料的热值和热机的效率都是本节内容的学习重点。
难点：对热机效率的理解。
阅读教材，自主学习知识点，完成以下问题：
知识点一、热值
1．燃料燃烧过程中，燃料储存的化学能转化为内。
2. 我们把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）定义公式：q=，
（2）单位是：焦/千克，符号是J/kg。
（3）热值的物理意义：它是燃料的一种特性，与燃料的种类有关。同种燃料的热值相同.
酒精的热值是3.0×107J/kg,表示的物理意义是：1kg的酒精完全燃烧所放出的热量是3.0×107J.
知识点二、热机效率
1. 日常生活中的热效率
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
煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器吸收了一部分能量；煤气灶本身也会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量；还有一部分能量直接散失掉了，等等。水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是被有效利用的。
（1）热效率（炉子、燃气灶的热效率等）
热效率的概念：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值。
η = =
（2）提高锅炉中燃料热效率的方法：
把煤磨成煤粉，增大与氧气的接触面积；把空气吹进炉膛增大送氧量。
2. 热机的效率
（1）燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a.燃料不完全燃烧，b.燃料散失很多，只有少部分被利用。
（2）热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
（3）热机效率的定义：对于热机而言，燃料燃烧释放的热量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。用来做有用功的这部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热机的效率，计算公式为η= 或 η=。
（4）热机的效率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。
（5）提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
（6）热机效率是热机性能的一个重要指标。由于热损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低，热机效率一定小于1
温馨提醒：地球就在我们的手中
1.热机，给人类文明带来了进步 ，也给生态环境造成污染。
对环境的影响： 大气污染、噪声污染、热污染、温室效应。
2.保护环境，减小污染措施.
（1）利用绿色能源；
（2）研究和开发低能耗、少污染的高性能热机；
（3）控制和减少污染 。
易错点1. 对热值性质的理解
正确观点是：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧无关。
易错点2.对热机效率公式及提升热机效率问题的理解
1.公式理解与计算错误：混淆热机效率公式中 “总能量” 的定义，误将“燃料燃烧放出的热量”替换为“消耗燃料的质量/体积”，或计算时忽略“有用功是热机对外做的有用功”（如汽车牵引力做的功），导致效率计算结果错误。
2.效率提升的误区：认为 “只要减少机械摩擦就能让热机效率达到 100%”，实际热机效率受废气带走的大量内能、燃料不完全燃烧、散热等多种因素影响，这些损失无法完全消除，因此热机效率始终小于 100%；且易忽略 “合理改进燃烧方式（如充分燃烧）、回收废气余热等，也是提升效率的关键措施”。
一、观察常见燃料的热值表，学会观察，提出问题，分析问题、解答问题的能力
提出的问题：①热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？
②火箭上为什么用液态氢作燃料？
③热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？
解答问题：①表中热值最大的是氢，热值1.4×108J/kg，热值最小的是干木柴，热值1.2×107J/kg。
②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大。
③热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同的热值。
二、求解热效率方法
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。
（3）电热水器的效率（学习焦耳定律后，回头再学习）：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，则η=。
三、学习热机的效率课节内容，知识记忆方法（思维结构图）
知识点一、热值
【例题1】下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性
【答案】D
【解析】A．燃料的热值与质量无关，5kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误；
B．由可知，燃料热值越大，质量若小，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误；
C．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故C错误；
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故D正确。
故选D。
【例题2】（2026·甘肃白银·一模）如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。在夹层中加水，主要是利用水的 较大的特性，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 比热容 不变
【解析】省油灯的夹层中加水，主要是利用水的比热容较大的特性，与其它物质相比，升高相同的温度，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，油燃烧过程中，质量减小，其热值不变。
【例题3】我们把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。下表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（　　）
A．0.5kg的汽油的热值是2.3×107 J/kg
B．热值为3.0×107 J/kg的燃料一定是酒精
C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大
D．0.5kg的汽油完全燃烧放出的热量是2.3×107 J
燃料 热值 燃料 热值
焦炭 3.0×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg
酒精 3.0×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg
【答案】D
【解析】A．热值是燃料的一种特性，其大小与其质量大小无关；所以0.5kg的汽油的热值还是4.6×107 J/kg，故A错误；
B．由表中数据可知，焦炭和酒精的热值相同，为3.0×107 J/kg，所以热值为3.0×107 J/kg的燃料不一定是酒精，故B错误；
C．某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比叫热值，燃料不完全燃烧时放出的热量不是热值，故C错误；
D．0.5kg汽油完全燃烧放出的热量
故D正确。故选D。
【例题4】汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理含义是完全燃烧 的汽油，放出的热量为4.6×107J。若质量为5kg的汽油燃烧一半，则剩余汽油的热值为 。
【答案】 1kg 4.6×107J/kg
【解析】热值的物理意义是：质量为1kg的某种燃料完全燃烧时所放出的热量叫做这种物质的热值。所以汽油的热值为4.6×107J／kg，它的物理含义是完全燃烧1kg的汽油放出的热量为4.6×107J。
热值是燃料的一种属性，与质量、体积无关，所以若质量为5kg的汽油燃烧一半，则剩余汽油的热值不变，仍为4.6×107J/kg。
【例题5】小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】1.2×107；不变。
【解析】干木柴的热值为q=== 1.2×107J/kg
热值是燃料的特性，其大小只与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg
【例题6】秸秆可以回收加工制成秸秆煤，已知秸秆煤的热值q秸秆煤=2.1×107J/kg，天然气的热值
q天然气=4.2×107J/m3。求：
（1）完全燃烧0.5kg的秸秆煤放出的热量？
（2）这些热量相当于完全燃烧天然气的体积？
【答案】（1）1.05×107J；（2）0.25m3
【解析】（1）完全燃烧秸秆煤放出的热量
Q放=m煤q秸秆煤=0.5kg×2.1×107J/kg=1.05×107J
（2）这些热量相当于完全燃烧天然气的体积为
知识点二、热机效率
【例题7】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）

A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
【解析】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%，故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
【例题8】涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力。下列有关说法正确的是（ ）
A．高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程
B．燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大
C．燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高
D．燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大
【答案】C
【解析】A．高温高压燃气推动涡轮转动，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与放出的热量无关，燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值不变，故B错误；
C．燃料燃烧更充分时，可以增大有效利用的能量，提高了热机的效率，故C正确；
D．涡轮喷气发动机中产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，将内能转化为机械能，其内能会减小，故D错误。
故选C。
【例题9】用天然气灶烧水时，把质量为、初温为的水，加热到，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为。已知水的比热容为。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
【答案】（1）；（2）20%
【解析】（1）水吸收的热量是
（2）天然气灶烧水时的热效率是
【例题10】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？
（3）发动机的效率是多少？
【答案】（1）5.4×1010J；（2）3×105N；（3）50%
【解析】（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J
（2）飞机航行20min牵引力做功
W=Pt=2.25×107W×20×60s=2.7×1010J
飞机运动的路程
飞机受到的牵引力
因为飞机做匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，所以飞机受到的阻力
f=F=3×105N
（3）发动机的效率
答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；
（2）飞机在航行过程中的阻力是3×105N；
（3）发动机的效率是50%。
一、热值（7小题）
1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）
A. 热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量
B. 10kg木炭比1kg木炭的热值大
C. 热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多
D. 燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关
【答案】D
【解析】热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同。燃料燃烧时放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料燃烧时放出的热量不一定多。故D正确。
2．小明用如图所示甲、乙两套的装置，正确完成了“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”、燃料点燃直至燃尽，两个实验中液体升高的温度随时间变化的图像如图丙所示，不考虑热量损失，以下判断正确的是（ ）
A.两个实验都要控制燃料的质量、液体质量相等
B.两个实验都是通过温度计上升的示数反应热量的多少
C.图像一和图像二表示两种物质比热容之比为1∶4
D.图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为5∶4
【答案】C
【解析】A.比较不同物质吸热升温，则需要燃料种类、加热时间相同，比较质量和初温相同的液体升高的温度，燃料质量不用相同；比较不同燃料燃烧热值大小，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的 同种液体，所以两个实验中都要控制杯中液体质量相等，燃料质量相等，故A不符合题意；
B.实验①使用相同的燃料（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，而实验②用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，通过温度计上升的示数反映吸收热量的多少，故B不符合题意；
C.“不同物质吸热升温的现象”中，由探究①由绘制出的两种液体温度随时间变化的关系图像，升高 10℃，图像一对应物质的加热时间为10分钟（注意是均匀升温）；而图像二对应物质的加热时间为40分钟；由转换法可知，两种物质吸收热量之比为 Q1∶Q2 =10min∶40min=1∶4；根据Q=cmΔt，图像一和图像二表示两种物质的比热容之比为c1∶c2=1∶4，故C符合题意；
D.不同燃料充分燃烧放热的现象中，燃料完全燃料（燃料质量相同），图像一对应的物质升高Δt1=50℃-30℃=20℃,图像二对应的物质升高Δt2= 40℃-30℃=10℃
而同种液体的质量相同，根据Q=cmΔt，吸热多少与升高的温度成正比，两种物质吸热之比为Q1∶Q2= 20℃∶10℃=2∶1, 根据热值公式，在燃料质量相同的条件下，吸热与热值成正比，故图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为q1∶q2=2∶1，故D不符合题意。
故选：C。
3. （2026福建省一模）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过_____方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出_____J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【答案】 热传递 1.2×108
【解析】蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为
Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
4. 在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 kg的煤气，这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）［水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值q煤气=4.8×107J/kg］
【答案】 6.72×105 1.6×10-2 热传递 不变
【解析】将2kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
由题意可知，若不计热量损失，则Q放=Q吸=6.72×105J
由Q放=mq可得，需要完全燃烧的煤气质量为
水变热，水吸收热量、内能增大，是通过热传递改变物体的内能。
燃料的热值是燃料自身的一种性质，与它是否完全燃烧没有关系，若煤气燃烧不充分，其热值不变。
5.合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为_____J，燃烧时燃料油的化学能转化为_____能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使_____kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过_____的方式改变水的内能。
【答案】 ① 6.8×106 ②内 ③8.5 ④ 热传递
【解析】若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则0.17kg燃料油完全燃烧释放出的热量为
燃料燃烧时消耗化学能得到内能，故燃烧时燃料油时燃料油的化学能转化为内能。
如果这些热量的42%被水吸收，则水吸收的热量
水温从20℃升高到100℃水的质量为
改变物体内能的方法有做功和热传递两种方式，水吸热升温是通过热传递的方式改变水的内能。
6. 【护国大将军】国际局势风云动荡，2024年9月25日祖国生日前夕，“东风快递使命必达”——东风31AG洲际导弹21分钟飞达12000km外，向世界展示了中国有能力捍卫国家安全，完成下题。
（1）本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的 能，主要原因是新型固体燃料的 较大，发射过程中该值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，通过 的方式使得火箭表面温度急剧升高；火箭加速升空阶段，内能转化成 能，在能量的转化过程中，能量的总量 （选填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”）。
【答案】（1）化学，热值，不变；（2）做功，机械，保持不变
【解析】（1）本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的化学能，将化学能转化为内能。
火箭飞行时需要大量的能量，当完全燃烧的燃料的量相同时，燃料的热值越大，燃料释放的热量越多，故火箭所用的燃料需要具有较高的热值。
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，因此在燃料质量不断减少的过程中，新型固体燃料的热值不变。
（2）在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，火箭不断克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，内能增大，是通过做功的方式改变内能。
火箭加速升空阶段，火箭的质量不变，速度增大，高度升高，火箭的动能增大，重力势能增大，机械能是动能与势能的总和，则火箭的机械能增大，此过程中火箭将内能转化成机械能。
由能量守恒定律得，在能量的转化过程中，能量的总量保持不变。
7. 煤气已经成为城市居民重要的生活燃料之一，请根据下列问题进行解答：
（1）已知煤气的热值为4.0×107J/m3，请描述它的物理意义是什么；
（2）若完全燃烧0.042m3的煤气，可以放出的热量是多少；
（3）若这些热量完全被水吸收，可以使初温为20℃，质量为5kg的水升高多少℃？
【答案】（1）见解析；（2）1.68×106J；（3）80℃
【解析】（1）煤气的热值为4.0×107J/m3，它表示的物理意义是1m3的煤气完全燃烧时所释放出的热量是4.0×107J；
（2）0.042m3煤气完全燃烧放出的热量
（3）若这些热量完全被水吸收，则
水升高的温度
答：（1）煤气的热值为4.0×107J/m3，它的物理意义是1m3的煤气完全燃烧时，所释放出的热量是4.0×107J；
（2）若完全燃烧0.042m3的煤气，可以放出的热量是1.68×106J；
（3）若这些热量完全被水吸收，可以使初温为20℃，质量为5kg的水升高80℃。
二、热机效率（8小题）
1. 如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）
A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力
C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比
【答案】C
【解析】A．内燃机的能量流向中，废气带走的能量占比最大，所以③是废气带走的热量，故A错误；
B．内燃机是在做功冲程获得动力，内能转化为机械能，故B错误；
C．该内燃机的效率为100%-6%-30%-36%=28%，故C正确；
D．改进构造减小摩擦可提高机械效率，即提高有用机械能的占比，故D错误。
故选C。
2．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，（水的比热容为，丁烷的热值为）。求：
(1)壶中水的质量；
(2)水吸收的热量；
(3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。
【答案】(1)4kg；(2)；(3)37.5g
【解析】（1）已知水的体积
由可得水的质量
（2）水吸收的热量
（3）已知加热效率为70%，，由得
由得需要消耗的丁烷质量
3. （2026甘肃一模）国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效率将的水倒入烧水壶中，并测出水温为。在一个标准大气压下，把水刚加热到时，测出消耗天然气。已知水的比热容，天然气热值约为。
求：(1)将这些水烧开，需吸收多少热量；
(2)在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；
(3)他家天然气灶的效率。
【答案】(1)；(2)；(3)35%
【解析】(1)将这些水烧开需吸收的热量
(2)燃烧的天然气，放出的热量为
(3)他家天然气灶的效率是
4.汽车已经成为见代生活不可缺少的一部分：
（1）如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图_______是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度_______（选填“升高”或“降低”）。
（2）图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是_________。
（3）若汽车发动机冷却系统中质量为4kg的水经加热温度从20℃升高到50℃，求水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103J/(kg·℃) ]
（4）若某汽车以72km/h的速度匀速行驶1小时，发动机做的有用功为1.8×108J，消耗汽油15kg。已知汽油的热值约为4.6×107J/kg，求：①汽油完全燃烧放出的热量Q放；②发动机的效率。
【答案】（1）d；升高；（2）25%；（3）（4）①汽油完全燃烧放出的热量是6.9×108J；②发动机的效率是26.1%
【解析】（1）提供动力的做功冲程，吸气门、排气门关闭，火花塞打火活塞下移，故选d；b冲程为压缩冲程，机械能转化为内能，燃气的温度升高；
（2）由图2可知：该发动机的效率是25%；
（3）水吸收的热量：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg ℃)×4kg×50℃=8.4×105J
（4）①汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=m油q油=15kg×4.6×107J /kg=6.9×108J
②发动机的效率：
5. 运-20是我国自主研发的大型远程战略军用运输机，大幅提升了空军战略投送能力。若运-20在某次高空飞行中以恒定的1.6×106N的推力沿水平方向匀速航行10km，消耗航空煤油800kg，已知航空煤油的热值为4×107J/kg。求：
（1）800kg航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）在这次航行中，发动机的效率。
【答案】（1）3.2×1010J；（2）50%
【解析】（1）根据公式Q放=mq可知，煤油完全燃烧放出的热量为
（2）根据公式W=Fs可知，飞机发动机做的功为
飞机发动机的效率为
6. 小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
【答案】（1）1.68×106J；（2）3.2×106J；（3）52.5%
【解析】（1）水的质量
水吸收的热量
（2）天然气放出的热量
（3）天然气灶的效率
答：（1）水吸收的热量为；
（2）天然气放出的热量为；
（3）天然气灶的效率。
7.进入汽车发动机的空气与燃料油的质量比称为空燃比。如图1，可通过监测尾气管中的氧含量来控制喷油，使吸入发动机的空气与燃料恰好完全反应达到最佳空燃比，这样可节约能源，现发动某汽车：
（1）汽车在图2压缩冲程时 转化成 （选填“机械能”、“化学能”或“内能”）；
（2）该车曲轴每转一圈，进入汽缸的空气质量为1.2g。车匀速直线行驶100m，曲轴转了200圈，车受牵引力为1600N。此过程，求：
①进入汽缸的空气总质量 ；
②牵引力所做的功 。
（3）该车的最佳空燃比为15，求上述过程消耗的燃料油质量；
（4）燃料油热值取5×107J/kg，求上述过程发动机的效率。
【答案】（1）机械能，内能；（2）120g，1.6×105J；（3）8g；（4）40%
【解析】（1）在压缩冲程中，活塞压缩混合气体，对气体做功，使气体的内能增大，温度升高，这个过程中活塞的机械能转化为气体的内能。
（2）该车曲轴每转一圈，进入汽缸的空气质量为1.2g；曲轴转两圈完成一个工作循环，有一个吸气冲程，曲轴转200圈完成100次吸气，进入汽缸的空气总质量为
匀速直线行驶100m，车受牵引力为1600N，牵引力所做的功为
（3）进入汽车发动机的空气与燃料油的质量比称为空燃比，该车的最佳空燃比为15，则上述过程消耗的燃料油质量为
（4）上述过程燃料油完全燃烧放出的热量为
上述过程发动机的效率为
8．（2025·甘肃兰州）阅读短文，回答问题。
燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构、原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从A处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如表所示，“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/m3
额定耗气量 1.8m3/h
燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率，能效等级是根据热效率来划分的，其中三级能效的热效率不得低于84%，二级能效的热效率不得低于88%，而一级能效的热效率则不得低于96%。
(1)某次洗浴，热交换器在10min内将质量为100kg的水的温度升高20℃，则该过程中水吸收的热量为 J。（水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃））
(2)此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作10min。若该过程燃气完全燃烧，则放出的热量
为 J。
(3)请根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于 级。
【答案】(1)8.4×106 (2)9×106 (3)二
【解析】（1）该过程中水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×20℃＝8.4×106J
（2）此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作10min消耗的天然气为
则该过程燃气完全燃烧放出的热量为
（3）燃气热水器的热效率为
故该燃气热水器的能效等级属于二级。
萨迪·卡诺
热机理论研究的奠基人是萨迪·卡诺（Sadi Carnot）。
萨迪·卡诺是法国物理学家，他在1821年后集中精力研究热机，提出了热机效率的基本理论，尽管他的出发点基于错误的热质守恒原理，但他最终认识到热的本质是动力或运动，并且已经认识到能量守恒的原理。卡诺的著作虽然在他生前没有引起广泛关注，但他的工作对热力学的发展具有奠基意义。
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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第十四章 内能的利用
专题09 热机的效率
物理观念：知道热值、机械效率的概念,会查燃料的热值表,会利用热值及热机效率的公式进行简单的计算和应用;能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向,能大致说出提高热机效率的途径。
科学思维：会用比值定义法定义燃料的热值。会用图像信息分析问题处理问题。
科学探究:分析实验表格数据，能解决探究热值大小的问题。
科学态度与责任：能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响;能从能量转化的角度认识提高效率的重大意义,能为环境保护提出自己的见解;能主动关心空气质量,为环境保护、健康生活作出贡献。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。
2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
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。
本节课重点难点
重点：燃料的热值和热机的效率都是本节内容的学习重点。
难点：对热机效率的理解。
阅读教材，自主学习知识点，完成以下问题：
知识点一、热值
1．燃料燃烧过程中，燃料储存的_____能转化为_____。
2. 我们把某种燃料______放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
（1）定义公式：q=，
（2）单位是：焦/千克，符号是______。
（3）热值的物理意义：它是燃料的一种特性，与燃料的种类有关。同种燃料的热值______.
酒精的热值是3.0×107J/kg,表示的物理意义是：1kg的酒精完全燃烧所放出的热量是3.0×107J.
知识点二、热机效率
1. 日常生活中的热效率
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
煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器_____了一部分能量；煤气灶本身也会____一部分能量；高温的____带走了一部分能量；还有一部分能量直接____掉了，等等。水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的______，只有水吸收的热量才是被有效利用的。
（1）热效率（炉子、燃气灶的热效率等）
热效率的概念：吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的_____。
η = =
（2）提高锅炉中燃料热效率的方法：
把煤磨成煤粉，增大与氧气的接触面积；把空气吹进炉膛增大送氧量。
2. 热机的效率
（1）燃料的有效利用：影响燃料有效利用的因素：a.燃料不完全燃烧，b.燃料散失很多，只有少部分被利用。
（2）热机的能量流图：如图所示是热机的能量流图：由图可见，真正能转变为对外做的有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
（3）热机效率的定义：对于热机而言，燃料燃烧释放的热量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。用来做_____的这部分能量与燃料完全燃烧放出的_____之比叫做热机的效率，计算公式为η= 或 η=。
（4）热机的效率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。
（5）提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能充分完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
（6）热机效率是热机性能的一个重要指标。由于热损失的原因比较多，所以热机的效率一般都较低，热机效率一定小于1
温馨提醒：地球就在我们的手中
1.热机，给人类文明带来了进步 ，也给生态环境造成污染。
对环境的影响： 大气污染、噪声污染、热污染、温室效应。
2.保护环境，减小污染措施.
（1）利用绿色能源；
（2）研究和开发低能耗、少污染的高性能热机；
（3）控制和减少污染 。
易错点1. 对热值性质的理解
正确观点是：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧无关。
易错点2.对热机效率公式及提升热机效率问题的理解
1.公式理解与计算错误：混淆热机效率公式中 “总能量” 的定义，误将“燃料燃烧放出的热量”替换为“消耗燃料的质量/体积”，或计算时忽略“有用功是热机对外做的有用功”（如汽车牵引力做的功），导致效率计算结果错误。
2.效率提升的误区：认为 “只要减少机械摩擦就能让热机效率达到 100%”，实际热机效率受废气带走的大量内能、燃料不完全燃烧、散热等多种因素影响，这些损失无法完全消除，因此热机效率始终小于 100%；且易忽略 “合理改进燃烧方式（如充分燃烧）、回收废气余热等，也是提升效率的关键措施”。
一、观察常见燃料的热值表，学会观察，提出问题，分析问题、解答问题的能力
提出的问题：①热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？
②火箭上为什么用液态氢作燃料？
③热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？
解答问题：①表中热值最大的是氢，热值1.4×108J/kg，热值最小的是干木柴，热值1.2×107J/kg。
②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大。
③热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同的热值。
二、求解热效率方法
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。
（3）电热水器的效率（学习焦耳定律后，回头再学习）：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，则η=。
三、学习热机的效率课节内容，知识记忆方法（思维结构图）
知识点一、热值
【例题1】下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性
【答案】D
【解析】A．燃料的热值与质量无关，5kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误；
B．由可知，燃料热值越大，质量若小，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误；
C．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故C错误；
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故D正确。
故选D。
【例题2】（2026·甘肃白银·一模）如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。在夹层中加水，主要是利用水的 较大的特性，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 比热容 不变
【解析】省油灯的夹层中加水，主要是利用水的比热容较大的特性，与其它物质相比，升高相同的温度，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，油燃烧过程中，质量减小，其热值不变。
【例题3】我们把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。下表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（　　）
A．0.5kg的汽油的热值是2.3×107 J/kg
B．热值为3.0×107 J/kg的燃料一定是酒精
C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大
D．0.5kg的汽油完全燃烧放出的热量是2.3×107 J
燃料 热值 燃料 热值
焦炭 3.0×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg
酒精 3.0×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg
【答案】D
【解析】A．热值是燃料的一种特性，其大小与其质量大小无关；所以0.5kg的汽油的热值还是4.6×107 J/kg，故A错误；
B．由表中数据可知，焦炭和酒精的热值相同，为3.0×107 J/kg，所以热值为3.0×107 J/kg的燃料不一定是酒精，故B错误；
C．某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比叫热值，燃料不完全燃烧时放出的热量不是热值，故C错误；
D．0.5kg汽油完全燃烧放出的热量
故D正确。故选D。
【例题4】汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理含义是完全燃烧 的汽油，放出的热量为4.6×107J。若质量为5kg的汽油燃烧一半，则剩余汽油的热值为 。
【答案】 1kg 4.6×107J/kg
【解析】热值的物理意义是：质量为1kg的某种燃料完全燃烧时所放出的热量叫做这种物质的热值。所以汽油的热值为4.6×107J／kg，它的物理含义是完全燃烧1kg的汽油放出的热量为4.6×107J。
热值是燃料的一种属性，与质量、体积无关，所以若质量为5kg的汽油燃烧一半，则剩余汽油的热值不变，仍为4.6×107J/kg。
【例题5】小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】1.2×107；不变。
【解析】干木柴的热值为q=== 1.2×107J/kg
热值是燃料的特性，其大小只与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg
【例题6】秸秆可以回收加工制成秸秆煤，已知秸秆煤的热值q秸秆煤=2.1×107J/kg，天然气的热值
q天然气=4.2×107J/m3。求：
（1）完全燃烧0.5kg的秸秆煤放出的热量？
（2）这些热量相当于完全燃烧天然气的体积？
【答案】（1）1.05×107J；（2）0.25m3
【解析】（1）完全燃烧秸秆煤放出的热量
Q放=m煤q秸秆煤=0.5kg×2.1×107J/kg=1.05×107J
（2）这些热量相当于完全燃烧天然气的体积为
知识点二、热机效率
【例题7】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）

A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
【解析】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为η=100%-6%-30%-36%=28%，故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
【例题8】涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力。下列有关说法正确的是（ ）
A．高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程
B．燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大
C．燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高
D．燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大
【答案】C
【解析】A．高温高压燃气推动涡轮转动，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与放出的热量无关，燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值不变，故B错误；
C．燃料燃烧更充分时，可以增大有效利用的能量，提高了热机的效率，故C正确；
D．涡轮喷气发动机中产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，将内能转化为机械能，其内能会减小，故D错误。
故选C。
【例题9】用天然气灶烧水时，把质量为、初温为的水，加热到，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为。已知水的比热容为。求：
（1）水吸收的热量是多少J？
（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？
【答案】（1）；（2）20%
【解析】（1）水吸收的热量是
（2）天然气灶烧水时的热效率是
【例题10】如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？
（3）发动机的效率是多少？
【答案】（1）5.4×1010J；（2）3×105N；（3）50%
【解析】（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J
（2）飞机航行20min牵引力做功
W=Pt=2.25×107W×20×60s=2.7×1010J
飞机运动的路程
飞机受到的牵引力
因为飞机做匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，所以飞机受到的阻力
f=F=3×105N
（3）发动机的效率
答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；
（2）飞机在航行过程中的阻力是3×105N；
（3）发动机的效率是50%。
一、热值（7小题）
1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）
A. 热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量
B. 10kg木炭比1kg木炭的热值大
C. 热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多
D. 燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关
2．小明用如图所示甲、乙两套的装置，正确完成了“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”、燃料点燃直至燃尽，两个实验中液体升高的温度随时间变化的图像如图丙所示，不考虑热量损失，以下判断正确的是（ ）
A.两个实验都要控制燃料的质量、液体质量相等
B.两个实验都是通过温度计上升的示数反应热量的多少
C.图像一和图像二表示两种物质比热容之比为1∶4
D.图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为5∶4
3. （2026福建省一模）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过_____方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出_____J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
4. 在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 kg的煤气，这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）［水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值q煤气=4.8×107J/kg］
5.合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为_____J，燃烧时燃料油的化学能转化为_____能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使_____kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过_____的方式改变水的内能。
6. 【护国大将军】国际局势风云动荡，2024年9月25日祖国生日前夕，“东风快递使命必达”——东风31AG洲际导弹21分钟飞达12000km外，向世界展示了中国有能力捍卫国家安全，完成下题。
（1）本次发射的火箭使用了新型固体燃料，其能量主要来自新型固体燃料储存的 能，主要原因是新型固体燃料的 较大，发射过程中该值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）在整个试射过程中，火箭与大气间剧烈摩擦，通过 的方式使得火箭表面温度急剧升高；火箭加速升空阶段，内能转化成 能，在能量的转化过程中，能量的总量 （选填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”）。
7. 煤气已经成为城市居民重要的生活燃料之一，请根据下列问题进行解答：
（1）已知煤气的热值为4.0×107J/m3，请描述它的物理意义是什么；
（2）若完全燃烧0.042m3的煤气，可以放出的热量是多少；
（3）若这些热量完全被水吸收，可以使初温为20℃，质量为5kg的水升高多少℃？
二、热机效率（8小题）
1. 如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）
A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力
C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比
2．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，（水的比热容为，丁烷的热值为）。求：
(1)壶中水的质量；
(2)水吸收的热量；
(3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。
3. （2026甘肃一模）国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效率将的水倒入烧水壶中，并测出水温为。在一个标准大气压下，把水刚加热到时，测出消耗天然气。已知水的比热容，天然气热值约为。
求：(1)将这些水烧开，需吸收多少热量；
(2)在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；
(3)他家天然气灶的效率。
4.汽车已经成为见代生活不可缺少的一部分：
（1）如图（a）（b）（c）（d）为汽车内燃机工作四个冲程的示意图。图_______是提供动力的冲程，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性带动曲轴连杆转动。图（b）中气体的温度_______（选填“升高”或“降低”）。
（2）图是某汽车发动机能量分配图，该发动机的效率是_________。
（3）若汽车发动机冷却系统中质量为4kg的水经加热温度从20℃升高到50℃，求水吸收的热量Q吸。[c水=4.2×103J/(kg·℃) ]
（4）若某汽车以72km/h的速度匀速行驶1小时，发动机做的有用功为1.8×108J，消耗汽油15kg。已知汽油的热值约为4.6×107J/kg，求：①汽油完全燃烧放出的热量Q放；②发动机的效率。
5. 运-20是我国自主研发的大型远程战略军用运输机，大幅提升了空军战略投送能力。若运-20在某次高空飞行中以恒定的1.6×106N的推力沿水平方向匀速航行10km，消耗航空煤油800kg，已知航空煤油的热值为4×107J/kg。求：
（1）800kg航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）在这次航行中，发动机的效率。
6. 小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
7.进入汽车发动机的空气与燃料油的质量比称为空燃比。如图1，可通过监测尾气管中的氧含量来控制喷油，使吸入发动机的空气与燃料恰好完全反应达到最佳空燃比，这样可节约能源，现发动某汽车：
（1）汽车在图2压缩冲程时 转化成 （选填“机械能”、“化学能”或“内能”）；
（2）该车曲轴每转一圈，进入汽缸的空气质量为1.2g。车匀速直线行驶100m，曲轴转了200圈，车受牵引力为1600N。此过程，求：
①进入汽缸的空气总质量 ；
②牵引力所做的功 。
（3）该车的最佳空燃比为15，求上述过程消耗的燃料油质量；
（4）燃料油热值取5×107J/kg，求上述过程发动机的效率。
8．（2025·甘肃兰州）阅读短文，回答问题。
燃气热水器是一种高效、快捷的洗浴设备，图示为某款燃气热水器的结构、原理图。使用热水器时，先通电，绿色指示灯亮起，再打开冷水阀和燃气管上的燃气阀。之后打开热水阀时，电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气，此时红色指示灯亮起，同时风机工作，高温烟气上升，流经热交换器，将从A处流入热交换器的冷水加热，产生的热水从B处源源不断流出热交换器，低温烟气从排烟管排出。关闭热水阀时，热水器停止加热。该燃气热水器的技术参数如表所示，“额定耗气量”的含义是：热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/m3
额定耗气量 1.8m3/h
燃气热水器的热效率通常指热水器有效利用热量的效率，能效等级是根据热效率来划分的，其中三级能效的热效率不得低于84%，二级能效的热效率不得低于88%，而一级能效的热效率则不得低于96%。
(1)某次洗浴，热交换器在10min内将质量为100kg的水的温度升高20℃，则该过程中水吸收的热量为 J。（水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃））
(2)此次洗浴，燃气热水器以额定耗气量正常工作10min。若该过程燃气完全燃烧，则放出的热量
为 J。
(3)请根据计算判断该燃气热水器的能效等级属于 级。
萨迪·卡诺
热机理论研究的奠基人是萨迪·卡诺（Sadi Carnot）。
萨迪·卡诺是法国物理学家，他在1821年后集中精力研究热机，提出了热机效率的基本理论，尽管他的出发点基于错误的热质守恒原理，但他最终认识到热的本质是动力或运动，并且已经认识到能量守恒的原理。卡诺的著作虽然在他生前没有引起广泛关注，但他的工作对热力学的发展具有奠基意义。
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