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九年级上册
RJ
第14章
第2节
热机的效率
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。
3.了解热机中能量走向及热散失的途径，掌握热机效率的计算方法，能提出提高热机效率的方法。
日常生活中常用到的燃料有哪些？
天然气
煤炭
木柴
酒精
知识点
1
燃料的热值
问题:
火箭大多用液氢作为燃料，你知道这样做的好处吗？
1.
燃料
（1）燃料的种类
燃料是指可燃烧的物质，根据不同的标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类：
燃料分类
固体燃料
液体燃料
气体燃料
（2）燃料燃烧时的能量变化
燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
2.
燃料的热值
（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。
（2）物理意义：热值在数值上等于1kg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
气体燃料的热值单位：焦每立方米；符号：J/m3
q
（4）符号：
（5）公式：
q=
Q放
m
燃料燃烧放出热量的计算
Q放=
qm
燃料完全燃烧放出的热量（J）
燃料质量（kg）
燃料的热值（J/kg）
固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位，因此，计算公式略有差异：Q=mq适用于固体、液体燃料放热计算，Q=Vq适用于气体燃料的放热计算，其中V为气体燃料的体积。
对于热值的理解，我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”.
①“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小.
②“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.
③“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.
你有哪些发现？
1.
热值的大小只与燃料种类有关；
2.
不同燃料的热值一般不同；
3.
氢的热值最大。
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
特别提醒
热值与比热容的对比
热值
比热容
定义
某种燃料完全燃烧放出的热量与质量之比
某种物质温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
单位
J/kg（J/m3）
J/（kg·℃）
对象
燃料
所有物质
问题:
火箭大多用液氢作为燃料，你知道这样做的好处吗？
1、液氢清洁环保
2、热值大
1.一次实验中，燃烧酒精42g，如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？若这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？［酒精的热值q=
3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)］
解：Q放
=
m酒精q
=
42×103kg×3.0×107J/kg=1.26×106J
由Q放
=
Q吸
=
cm水Δt，得：
即酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J，水的温度能上升30℃。
Δt
=
Q放
cm水
=
1.26×106J
4.2×103J/(kg·℃）×10kg
=
30℃
2.[中考·黑河]
在标准大气压下，把体积为2
L、温度为20
℃的水烧至沸腾，水至少需要吸收
__________J
的热量。若不计热量损失，需要完全燃烧
__________kg
干木柴。［c水=4.2×103J/（kg·℃），q干木柴=1.2×107
J/kg］
6.72×105
5.6×10-2
解题秘方：
题中“不计热量损失”
表明“Q吸=Q放”。先由Q吸=c水m水（t-t0）计算水烧至沸腾所吸收的热量，再由变形式m干木柴=
Q放q干木柴计算所需燃烧燃料的质量。
解析：水吸收的热量Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103
J/（kg·℃）×2×10-3
m3×1.0×103
kg/m3×（100
℃
-20
℃）
=6.72×105
J。
不计热量损失，则有Q放=Q吸，
提供这些热量需要完全燃烧干木柴的质量
m干木柴=
=
=5.6×10-2
kg。
知识点
2
热机的效率
1.
燃料的有效利用
燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。
热机的效率视频
散失
25%
有效利用
60%
未燃烧
15%
高温的空气带走很大一部分热量，该部分热量直接散失掉
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
（1）热效率：有效利用的热量与理想情况下放出的热量的比值。
η=
Q利用
Q释放
×100%
（2）提高燃料利用率的途径
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。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧；
I.
加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；
II.
使用较好的保温材料，减少热损失。
废气带走
机件发热散失
机件摩擦损失
燃料燃烧产生能量
在热机的各种能量的损失中,废气带走的能量最多.
设法利用热机废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
做有用功
燃烧不完全
2.
内燃机燃料燃烧时能量走向示意图
3.
热机的效率
（1）定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。
η=
W有用
Q放
×100%
（2）公式：
（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，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4）
常见热机效率：
汽油机的效率：20~30%
柴油机的效率：30~45%
蒸汽机的效率：6~15%
4.
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%。因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于燃料完全燃烧所放出的总能量，所以与总能量的比值必然小于1，即热机效率总小于100%。
5.
怎样提高热机的效率？
使燃料充分燃烧；
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
燃料的热值
燃料的利用率
热机的效率
热量公式：Q放=mq（固、液），Q放=Vq（气）
影响燃料有效利用的因素
提高燃料利用率的方法
公式：
×100%
提高热机效率的途径
1.（2020·甘孜州中考）下列关于热值和热机效率说法，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
热值是燃料的特性，与燃烧情况无关
任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%
热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关
2.
（益阳中考改编）下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．2kg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，与其他因素无关
D
——本题源自《教材帮》
热值仅与燃料的种类有关，与质量无关
热值与是否完全燃烧无关
3（2020·南充中考）若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这次汽油完全燃烧放出__________J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。
30
4.6×
4．(2020·南宁)如图所示，将活塞迅速下压，玻璃筒底的硝化棉被点燃。此过程是通过________的方式增加了筒内空气的内能，能量转化方式与汽油机的________
冲程相同。某汽油机在一次工作中消耗了2
kg
汽油，对外做功为2.3×107
J，则汽油机的效率是
________(汽油热值为4.6×107
J/kg)。
【答案】做功；压缩；25%
5.
某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量？相当于多少千克木柴完全燃烧放出的热量？（q气为7.5×107J/m3，
q柴为1.0×107J/kg）
解：Q放=Vq气=4m3
×7.5×107J/m3
=3×108J；
m=Q放/q柴=3×108J/1.0×107J/kg=30kg。

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