第12講熱機(jī)效率(原卷版)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.知道熱值的概念；.會(huì)進(jìn)行熱值的簡(jiǎn)單計(jì)算；.了解熱機(jī)效率的概念以及提高熱機(jī)效率的途徑；.會(huì)進(jìn)行熱機(jī)效率的簡(jiǎn)單計(jì)算?！净A(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一、燃料的熱值.燃料(1)燃料的種類(lèi)燃料是指可燃燒的物質(zhì)，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，燃料可分為不同的種類(lèi)，最常見(jiàn)的是按其物理狀態(tài)分類(lèi)。(2)燃料燃燒時(shí)能量轉(zhuǎn)化燃料在燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。.燃料的熱值燃料種類(lèi)很多，由于其燃燒成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量不同，在物理學(xué)上用“熱值”來(lái)表示燃料燃燒的放熱本領(lǐng)。(1)熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質(zhì)量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示。(2)熱值單位：J/kg?(3)熱值的物理意義：一、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；二、熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小；也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。(4)燃料燃燒放出的熱量：熱量：Qtt=qm:(四是燃料放出的熱量，單位是J；g是熱值，單位是J/kg；)是質(zhì)量，單位是kg)特別提醒固體燃料、液體燃料的熱值以“J/kg”為單位，而氣體燃料的熱值以“J/n?”為單位。因此Q族=qm-般用于固體燃料和液體燃料放熱的計(jì)算：Q成=Vq一般用于氣體燃料放出熱值的計(jì)算，其中V為氣體燃即^體稅(5)對(duì)燃料熱值的透析熱值是燃料的一種固有闞熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)對(duì)完全燃燒的理解對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值；某種燃料是指熱值與燃料的種類(lèi)有關(guān)；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值熱fi的作用燃料熱值的高低是衡量燃料優(yōu)劣的主要指標(biāo)特別提醒(1)不是任何物質(zhì)商府熱值。熱值是燃料的固有性質(zhì)，如石塊、鐵塊等1除物質(zhì)沒(méi)有熱值；(2)只有燃料放熱時(shí)，才能用Q放=qm或Q放=Vq進(jìn)行計(jì)算，不要將其與溫度降(姍?的放熱公式QkcMt混淆。常用燃料的熱值見(jiàn)下表：2.熱機(jī)的效率(1)燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時(shí)，燃料不能完全燃燒利用，具體原因是多樣的。例如，燃料不能完全燃燒而損失了一部分能量，裝水的容器吸收了一部分能量、灶體本身也會(huì)吸收一部分能量，高溫的煙氣帶走了一部分能量，還有一部分能量直接散失掉了，水吸收的熱量只占燃料燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是有效利用的部分。如圖所示：(2)鍋爐的效率1)鍋爐是利用燃料或其他熱源把水加熱成熱水或蒸汽的設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩部分，鍋是指盛水的容器，爐是燃料燃燒的裝置。2)提高鍋爐燃料利用率的途徑：一、讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進(jìn)風(fēng)量等；二、減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。(3)內(nèi)燃機(jī)中熱量燃燒的能量流向圖(4)熱機(jī)效率1)定義：用來(lái)做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。2)計(jì)算公式：對(duì)熱機(jī)而言，其中用來(lái)做有用功的能量Q有用等于熱機(jī)對(duì)外的有用功W有用，故熱機(jī)的效率公式又可寫(xiě)成：3)物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。4)常見(jiàn)熱機(jī)效率：蒸汽機(jī)6215%,汽油機(jī)20加30%,柴油機(jī)30245%。特別提醒：熱機(jī)效率總小于1的原因因?yàn)闊釞C(jī)中用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的總能量的TU分，由于各種能量的損失和燃燒條件的限制，這部分能量一定小于完全蹴放出總能量，所以有用功的能量與燃燒放出的總能量的比值必然小于1,即熱機(jī)的效率一定小于1。（5）提高熱機(jī)效率的主要途徑①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進(jìn)爐膛，使之更充分燃燒）；②減少各種熱量損失（L加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II.使用較好的保溫材料，減少熱損失）：③在熱機(jī)設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；④保障良好的潤(rùn)滑，減少機(jī)械摩擦。廢棄能量的利用在熱機(jī)的能量損失中，廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的主要措施。例如，人們將發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)排除的廢氣送入熱電站進(jìn)行供熱，將廢氣中的能量甲乙利用，大大提高了熱量的利用率?！究键c(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：熱值及其計(jì)算角度1：對(duì)熱值的理解關(guān)于熱機(jī)效率和熱值描述正確的是（ ）。A.燃料燃燒越充分，燃料熱值越大；B.使用熱值大的燃料，可以提高熱機(jī)效率；C.額定功率越大的機(jī)械，其發(fā)動(dòng)機(jī)效率越高；D.燃料燃燒越充分，熱機(jī)效率越大角度2:熱值的有關(guān)計(jì)算氫能源具有熱值高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。氫氣的熱值為1.4X10'J/kg,完全燃燒0.2kg的氫氣可放出 J的熱量：若一罐氫氣用去了一半，則剩余氫氣的熱值是J/kg?？键c(diǎn)二：熱機(jī)的效率角度1：對(duì)熱機(jī)效率的理解下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法中正確的是（ ）.A.蒸汽機(jī)的效率比內(nèi)燃機(jī)高：B.熱機(jī)的功率越大，它的效率也一定越高；C.用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料燃燒放出的能量之比叫熱機(jī)效率；D.用來(lái)做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比叫熱機(jī)效率角度2：熱機(jī)效率的有關(guān)計(jì)算

某品牌無(wú)人駕駛汽車(chē)在一段平直公路上勻速行駛6.9km,用時(shí)5min45s,消耗燃油1.5kg,已知汽車(chē)的牽引力是2000N,燃油的熱值為4.6X10）/kg,假設(shè)燃油完全燃燒.通過(guò)計(jì)算可知，下列結(jié)果正確的是（）o①汽車(chē)行駛速度是20km/h②①汽車(chē)行駛速度是20km/h②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是6.9X107J③汽車(chē)牽引力做功的功率是30kW④汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是20%A.只有A.只有①和② B.只有②和③C.只有①和④D.只有②和④角度3：效率與功率甲乙兩臺(tái)柴油機(jī)，甲的效率低于乙的效率，意義是（ ）。A.甲的功率大于乙的功率；B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料；C.乙將燃料燃燒放出的能變成有用功的那部分能的比例比甲大；D.工作相同時(shí)間甲消耗的燃料一定比乙少考點(diǎn)三?熱值、比熱容與熱效率綜合已知天然氣的熱值為3.8X10,J/m：水的比熱容為4.2X1（0/（kg?。。）。求：（1）完全燃燒1.4X10''天然氣放出多少熱量？（2）若某天然氣灶的效率為60%,則這些天然氣可將質(zhì)量為3.8kg,初溫為25℃的水加熱到多少。C?（當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）【真題演練】（2021?黑龍江中考真題）下列說(shuō)法正確的是（）。A.內(nèi)燃機(jī)消耗的燃料越多，其效率越高；B.物體吸收熱量，其溫度一定升高：C.外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能可能增加；D.在熱傳遞過(guò)程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體（2021?湖南郴州市）小明用酒精燈將質(zhì)量為100g、初溫為20C的水加熱到90'C（未沸騰），共燃燒了7g酒精［c木=4.210）/（kg℃,酒精的熱值為于310‘J/kg］。則（）.A.水吸收的熱量是2.94X1（0,效率為14%；B.水吸收的熱量是2.94X1O'J,效率為14%；C.水吸收的熱量是2.94X104,效率為1.4%；D.水吸收的熱量是2.94X1O'J,效率為1.4%（2021?四川成都市）小帆在老師指導(dǎo)下，用如圖所示的同一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置分別加熱100g的甲、乙兩種液體（其中一種是水），用測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制了溫度隨時(shí)間變化圖像如圖，乙從20C加熱至沸騰剛好消耗了4g酒精（）o若單位時(shí)間內(nèi)甲吸收的熱量與乙吸收的熱量相等，，則下列說(shuō)法中正確的是（）。A.；B.乙的吸熱能力大于甲的吸熱能力；C.0?8min乙吸收的熱量為；D.該酒精燈的加熱效率為28%（2020?呼倫貝爾）西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭，于2019年4月20日將第44顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功送上太空。下列說(shuō)法中正確的是（）。A.火箭升空過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B.燃料燃燒時(shí)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能：C.火箭使用液氫燃料，主要是利用了液氫的比熱容較大：D.火箭使用液氫燃料，主要是利用了液氫的熱值較大（2020?四川甘孜州）下列關(guān)于熱值和熱機(jī)效率說(shuō)法，正確的是（ ）。A.使燃料燃燒更充分，可以增大熱值；B.使燃料燃燒更充分，可以提高熱機(jī)效率；C.柴油機(jī)的熱機(jī)效率通常為100%；D.燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大（2021?內(nèi)蒙古通遼市）用液化氣灶燒水，把L5kg初溫為20℃的水加熱到100℃,需要吸收的熱量為J.若上述過(guò)程中完全燃燒了0.021kg液化氣，且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為J/kg.[c*=4.2X103J/（kg?℃）]（2021?貴州黔東南苗族侗族自治州）如圖所示，用力將活塞迅速下壓，玻璃筒內(nèi)硝化棉燃燒起來(lái),該過(guò)程能量是由 能轉(zhuǎn)化為能，這一特點(diǎn)與汽油機(jī)沖程相同。完全燃燒0.5kg的汽油，放出的熱量是J（已知汽油的熱值為4.610;!/1^）。（2021?湖北荊州市）使用清潔能源天然氣有助于國(guó)家提出的2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。小明同學(xué)用他家的天然氣灶將質(zhì)量為2kg,初溫為15℃的水加熱到95℃,水吸收的熱量是J：若此過(guò)程的熱效率為40%,則此過(guò)程消耗天然氣n?。（水的比熱容為4.2103J/（kg?℃）,天然氣熱值為4.2107m3）（2021?湖北十堰市）如圖所示，小明在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團(tuán)硝化棉，用力將活塞迅速下壓，棉花被點(diǎn)燃，此過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化方式與柴油機(jī)的沖程相同。小明參加了一次長(zhǎng)跑，身體消耗的能量約為&4X10M，這些能量相當(dāng)于完全燃燒nf的天然氣，若天然氣完全燃燒放出的熱量有50%被水吸收，則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下這些熱量可將kg20℃的水燒開(kāi)。（c1k=4.2Xl（）3j/（kg「C）；q天＜8氣=4XlO'J/m'）【過(guò)關(guān)檢測(cè)】1.下列有關(guān)熱學(xué)知識(shí)的說(shuō)法中正確的是（）。A.固體和液體很難被壓縮是因?yàn)榉肿娱g沒(méi)有間隙；B.物體吸收熱量，溫度不一定升高：C.燃料燃燒越充分，其熱值越大；D.比熱容與物體吸收熱量的多少有關(guān).面點(diǎn)師傅炸油條時(shí)，用天然氣將油加熱至沸騰，把和好的面拉成長(zhǎng)條放入油中炸至金黃。關(guān)于涉及的物理知識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）。A.油沸騰過(guò)程中繼續(xù)加熱，內(nèi)能不變，溫度升高；B.面被拉長(zhǎng)未斷，說(shuō)明分子間存在引力；C.剛出鍋的油條燙手，是由于油條含有的熱量多；D.天然氣燃燒越充分，放出的熱量越多，熱值越大.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）.A.以天然氣為燃料，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可以達(dá)到100%；B.內(nèi)能小的物體可以將熱量傳給內(nèi)能大的物體；C.熱值越大的燃料，完全燃燒時(shí)放出的熱量一定越多；D.的水比的水含有的熱量多.關(guān)于內(nèi)燃機(jī)，下列說(shuō)法正確的是（）。A.四個(gè)沖程中只有一個(gè)沖程發(fā)生內(nèi)能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化；B.壓縮沖程主要是通過(guò)做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能；C.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是通過(guò)火花塞點(diǎn)火的；D.只要技術(shù)進(jìn)步，內(nèi)燃機(jī)的效率可以達(dá)到100%.一杯酒精用掉一半，剩下一半的酒精的質(zhì)量、密度、比熱容和熱值的情況是（）。A.質(zhì)量.密度.比熱容和熱值不變：B.質(zhì)量和密度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，比熱容和熱值不變；C.質(zhì)量和熱值變?yōu)樵瓉?lái)的一半，密度和比熱容不變；D.質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的一半，密度.比熱容和熱值不變.質(zhì)量為1.妹g的干木柴完全燃燒，所放出的熱量為J,木材燃燒后通過(guò)方式將水加熱，如果這些熱量的50%被質(zhì)量為50kg的水吸收，則水的溫度升高℃(已知：干木柴的熱值為1.2X107J/kg,水的比熱4.2XIO?j/(kg.C).用天然氣燒水，水燒沸騰時(shí)，壺蓋不斷向上跳動(dòng)，此過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)的沖程的能量轉(zhuǎn)化相同；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用天然氣把3kg的水從20C加熱至剛沸騰時(shí)，水的比熱容(填“增大”“減小”或“不變”)，水吸收了J的熱量。[c^4.2X103J/(kg-℃)].物體的內(nèi)能與物體質(zhì)量、溫度、形態(tài)(選填“有”或“無(wú)”)關(guān)，與物體運(yùn)動(dòng)速度及位置高度無(wú)關(guān)。改變物體內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞。它們?cè)诟淖兾矬w內(nèi)能上是的；提高燃料利用率的途徑：一是讓燃料盡可能地完全燃燒：二是要減少熱量 ?.川人愛(ài)吃辣，色香味俱佳的紅油辣子是川人家常必備。紅油辣子制作關(guān)鍵是對(duì)油溫的控制，用菜油制作紅油辣子的最佳溫度為150℃。用沼氣將0.1kg菜油從室溫17℃加熱到制作紅油辣子的最佳溫度，則菜油吸收了J的熱量，燃燒了n?的沼氣。已知沼氣燃