第3節(jié)熱機(jī)的效率1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值，了解燃料熱值的概念，了解常見燃料的熱值。

2．了解熱機(jī)工作能量的去向，認(rèn)識(shí)熱機(jī)的效率。

3．會(huì)計(jì)算熱效率、熱機(jī)的效率。燃料的熱值閱讀教材P30～P31相關(guān)內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。

1．探究煤油和酒精的放熱能力。

如圖所示，有兩套完全相同的裝置甲、乙，燒杯中加入質(zhì)量和初溫都相同的水，再在甲、乙的燃燒器皿中分別加入質(zhì)量相同的煤油和酒精，待燃料都完全燃燒后記錄兩支溫度計(jì)的示數(shù)。其中一次數(shù)據(jù)如下：

燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后的水溫/℃煤油2544酒精2534（1）燃燒等質(zhì)量的燃料，給質(zhì)量相等的水加熱，通過(guò)比較水升高的溫度可判斷燃料放熱的多少，這種方法叫

。

（2）根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：質(zhì)量相同的煤油和酒精，煤油完全燃燒放出的熱量多，即

放熱能力強(qiáng)。

轉(zhuǎn)換法煤油2．熱值的概念

（1）為了表示燃料的放熱能力，我們把某種燃料

.

放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值，用符號(hào)q表示，單位為焦每千克（或焦每立方米），符號(hào)是J/kg（或J/m3）。

注意：熱值是燃料的一種屬性，只與燃料的

有關(guān)。

（2）熱值是表示燃料在完全燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)大小的物理量，熱值越大，完全燃燒相同質(zhì)量的燃料時(shí)，放出的熱量越多。

種類完全燃燒（3）熱值的計(jì)算公式為q＝

，變形式為Q放＝mq、m＝

。

（4）燃料的熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于

某種燃料完全燃燒放出的熱量。

如q酒精＝3×107J/kg，物理意義是______________________________

__________________________________________。

1kg

1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3×107J

關(guān)于燃料和熱值，以下說(shuō)法正確的是（）

A.某種燃料的熱值大小與是否充分燃燒無(wú)關(guān)

B.燃燒燃料不充分時(shí)，熱值將變小

C.當(dāng)燃料未燃燒時(shí)，其熱值為零

D.燃料熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比

熱值是燃料的一種屬性，與燃料的質(zhì)量、是否燃燒、燃燒是否充分無(wú)關(guān)。A

如圖所示為使用液氫作為燃料的氫能汽車，選用液氫作為燃料，主要原因是氫的熱值

；當(dāng)汽車中的氫氣消耗掉0.2kg時(shí)，其熱值

（選填“改變”或“不變”），完全燃燒0.2kg氫氣放出的熱量為

J。（氫氣的熱值取1.4×108J/kg）

2.8×107大不變

熱機(jī)的效率閱讀教材P31～P32相關(guān)內(nèi)容，完成下列問(wèn)題。

燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計(jì)算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要少。

3．熱機(jī)的效率定義：用來(lái)做有用功的這部分能量，與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫作熱機(jī)的效率。

4．燒水的效率：

（1）Q吸＝c水m水Δt，注意：Δt是升高的溫度。

（2）Q放＝m燃q燃或Q放＝V燃q燃。（3）η＝

。

5．汽油機(jī)（柴油機(jī)）的效率：

（1）若牽引力恒定，W有用＝Fs；若汽車功率恒定，W有用＝Pt；

Q放＝m燃q燃。（2）η＝

。

6．提高熱機(jī)效率的方法：①使燃料盡量充分燃燒；②在設(shè)計(jì)和制造熱機(jī)時(shí)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，以減少各種能量損失；③廢氣帶走的熱量最多，可設(shè)法利用廢氣；④減小熱機(jī)各部件之間的摩擦等。

關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說(shuō)法不正確的是（）

A.熱機(jī)的功率大，熱機(jī)效率不一定高

B.熱機(jī)做的有用功越多，熱機(jī)效率一定越高

C.熱機(jī)單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料少，熱機(jī)效率不一定高

D.功率與熱機(jī)效率無(wú)直接的關(guān)系

B

（1）熱機(jī)使用過(guò)程中，機(jī)器不可避免要消耗能量，η不可能到100%。

（2）熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)，減小機(jī)器摩擦，利用廢氣的能量可以提高熱機(jī)的效率。

小明的爸爸開車送小明去學(xué)校，到達(dá)學(xué)校時(shí)消耗汽油4kg，汽車能量流向圖如圖所示，該汽車的效率為

，汽油完全燃燒放出的熱量為

J，汽車輸出的有用功為

J。（已知q汽油＝4×107J/kg）

1.6×108

30%

4.8×1071．關(guān)于溫度、熱值、熱量、內(nèi)能，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.一個(gè)物體吸收了熱量，它的溫度不一定會(huì)升高

B.一塊0℃的冰與同等質(zhì)量0℃的水的內(nèi)能不相等

C.熱量也有可能從內(nèi)能小的物體向內(nèi)能大的物體轉(zhuǎn)移

D.汽油消耗一半后，其熱值變?yōu)樵瓉?lái)的一半

2．提高熱機(jī)效率的有效途徑是（）A.增大熱機(jī)的功率

B．減小熱機(jī)的各種摩擦，保證良好的潤(rùn)滑C.減小熱機(jī)的功率

D．以上說(shuō)法都可以D

B

3．學(xué)習(xí)了熱值之后，小聰想利用現(xiàn)有器材比較不同燃料的熱值大小，如圖所示。

（1）小聰應(yīng)選擇

兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中燃料的質(zhì)量要控制

（選填“相等”或“不相等”）。甲、乙相等（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，點(diǎn)燃燃料直至

（選填“燃燒相同時(shí)間”或“燃燒相同的質(zhì)量”），通過(guò)比較

（選填“加熱時(shí)間”或“溫度計(jì)示數(shù)的變化”）來(lái)比較燃料燃燒放出的熱量的多少，從而比較兩種燃料熱值的大小，這種比較方法用了

（選填“轉(zhuǎn)換法”或“控制變量法”）。

（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的燃料熱值比真實(shí)值

（選填“偏大”或“偏小”），原因是

。燃燒相同的質(zhì)量溫度計(jì)示數(shù)的變化轉(zhuǎn)換法偏小燃料燃燒不充分(或存在熱量損失)4．某物理興趣小組的同學(xué)，用煤爐給10kg的水加熱，同時(shí)他們繪制了如圖所示的加熱過(guò)程中水溫隨時(shí)間變化的圖像。若在6min內(nèi)完全燃燒0.2kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），

煤的熱值為3×107J/kg。求：

（1）煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量。

解：(1)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量為Q放＝m煤q＝0.2kg×3×107J/kg＝6×106J（2）經(jīng)過(guò)6min時(shí)間加熱，水所吸收的熱量。

（3）煤爐燒水時(shí)的熱效率。

(2)由圖像可知，經(jīng)過(guò)6min時(shí)間加熱，水溫度從20℃升高到80℃，則水所吸收的熱量為Q吸＝cm水Δt＝4.2×103(J/kg·℃)×10kg×(80℃－20℃)＝2.52×106J(3)煤爐燒水時(shí)的熱效率為η＝

×100%＝

×100%＝42%5．一輛氫氣動(dòng)力試驗(yàn)汽車，10min內(nèi)汽車在平直路面上勻速行駛了1.2×104m，消耗了0.15kg的氫氣，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力為1.