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1、熱機效率 一、認識“燃料的熱值” 1、預習自學（1） （1）你知道燃燒燃料的目的是什么嗎？ （2）你知道燃料燃燒時能量轉化過程嗎？ （3）根據你的經驗，相同質量、不同種類的燃料，完全燃燒時放出熱量的本領相同嗎？ 2、知識點（1） （1）不同種類的燃料，完全燃燒時，放出熱量的本領一般 ，人們用 這個物理量來描述燃料的這種特性，符號是 。 （2）熱值定義： ①燃料完全燃燒時，放出的熱量（Q）與 的比值，叫這種燃料的熱值。 ②燃料完全燃燒時，放出的熱量（Q）與

2、 的比值，叫這種燃料的熱值。 （3） 熱值的單位有： 、 （4） 試分析下表中，一些燃料的熱值，你能總結出影響熱值大小的因素嗎？ 一些常見燃料的熱值（107J/kg） 干木柴 約1.2 無煙煤 約3.4 煙煤 約2.9 煤油 4.6 酒精 3.0 汽油 4.6 焦炭 3.0 氫氣 14.3 柴油 4.3 人工煤氣（107J/m3） 0.8—1.9 木炭 3.4 天然氣（107J/m3） 0.9—4.5 影響燃料熱值的因素有①

3、 ② 。 熱值是燃料本身的一種特性，與燃料體積、質量、是否完全燃燒等 （選填：“有關”或“無關”）。 （5） 熱值的物理意義：氫氣的熱值為q=14.3×107J/kg，表示的物理意義是 。 （6） 燃料燃燒放熱計算： 公式選取 單位要求 完全燃燒 不完全燃料 典型試題 考查角度1：熱值概念的建立 【例1-1】2kg某種燃料完全燃燒，放出熱量6.0×107J。則選種燃料的熱值是( ) A.1.2×l07 J/kg

4、 B.1.2×l07 J/kg C.3.0×l08 J/k8 D.3.0×108 J/kg 1-1．下列事例中，最能說明燃料燃燒所放出的熱量跟燃料的種類有關的是( ) A．2克酒精完全燃燒比2克木柴完全燃燒放出的熱量多 B．2克酒精完全燃燒比1克汽油完全燃燒放出的熱量多 C．2克酒精完全燃燒比1克酒精完全燃燒放出的熱量多 D．3克涮精完全燃燒比2克煙煤不完全燃燒放出的熱量多 考查角度2:理解熱值的概念（易錯點） 【例1-2】把一瓶酒精用去一半，則對剩下的酒精說法錯誤的是( ) A．質量變?yōu)樵瓉淼囊话? B．體積減小為原來的一半 C．熱值變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>

5、 D．熱值不變 1-2．關于燃料的熱值，下列說法中正確的是( ) A．燃料的熱值越大，燃燒時達到的溫度就越高 B．燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量就越多 C．燃料燃燒越充分，則燃料的熱值就越大 D．燃料的熱值與燃料的質量以及燃燒情況無關 考查角度3：有關熱值的簡單計算 【例l-3】汽油機某段時間內消耗汽油100g。這些汽油完全燃燒能被出熱量 J。(汽油熱值為4.6×107 J/kg) 1-3．天然氣是一種清潔燃料，南寧市有的出租車開始使用天然氣代替柴油或汽油。已知天然氣的熱值是7×107J／m3。當出租車消耗0.2 m3天然氣時，所釋放的熱量是____

6、______J。（假定天然氣完全燃燒） 二、認識熱機效率 1、預習自學（3） 熱機燃料內能1200J 右圖，是某熱機、某工作時段內，能量轉化利用情況， （1） 試了解熱機工作時，能量損失及利用原因 （2） 試算一算，熱機工作時，能量利用率是多少？ 2、知識點（3） （1）熱機工作時，因多種原因，熱機燃料的內能無法被完全利用，為描述所利用能量占熱機燃料內能的百分比，人們引入了 這個物理量。 （2）人們把： 叫熱機效率。 （3）計算公式： ①熱機內能——就

7、是燃料完全燃燒時所放出的熱量，其計算公式為： 。 ②熱機效率一般用η表示，其計算公式為： 。 （4）認識一些熱機的效率 一些熱機的效率 蒸汽機 4% ~ 8% 燃氣輪機 50% ~ 60% 柴油機 34% ~ 45% 蒸汽輪機 25% ~ 30% 汽油機 26% ~ 40% 噴氣發(fā)動機 50% ~ 60% 試歸納出熱機效率高低規(guī)律 。 典型試題 考查角度1：對熱機效率的理解（拓展點） 【例2-1-1】如果甲熱機

8、的效率比乙熱機的效率高，則可以說( ) A．甲熱機的功率比乙熱機大 B．在單位時間內甲消耗的燃料比乙熱機少 C．甲熱機的轉速比乙熱機大 D．甲熱機將然料完全燃燒產生的內能變成機械能的百分比比乙熱機大 2-1-1．效率是熱機性能的一個重要指標，下面關于熱機效率的敘述中不正確的是( ) A．在設計和制造上，要不斷改進和革新，以減少各種能量損失，就有可能使熱機的效率選到100% B．兩輛型號相同的小汽車，以相同的速度行駛相同的路程，耗油量少的那輛車效率高 C．熱機要正確使用、注意保養(yǎng)，可提高效率 D．在熱機的各種能量損失中，廢氣帶

9、走的能量最多，設法利用廢氣的能量是提高燃料利用率的重要揩施 【例2-1-2】如圖所示 為內燃機的能量流向圖， 熱機效率等于( ) A．E1/E4×100% B．E4/E1×100% C．(E3+E4)/E1×100% D．E4/(E1+E2+E3+E4+E5)×l00% 2-1-2．某內燃機工作過程中，如圖所示為內燃機能流圖，它的能量損失所占的百分比是：廢氣內能35%，散熱損失30%，機械損失10%．則該內燃機的熱機效率是____。 考查角度2:燃料利用率的計算 【例2-2】某家庭需要將50 kg、20℃的水加熱到60℃作為生活用熱水，他們利用煤氣灶燒水，需燃燒0.8

10、kg煤氣。已知煤氣的熱值q=4.2×107 J/kg，水的比熱容c=4.2×l03 J/(kg．℃)。求: (1)50 kg、20℃的水加熱到60℃需吸收的熱量． (2)完全燃燒0.8 kg煤氣放出的熱量。 (3)煤氣灶燒水的效率。 2- 2．有一種火鍋是用“固體酒精”作為燃料的，已知這種燃料的熱值是109 J/kg．完全燃燒0.2 kg“固體酒精”放出的熱量可以使多少kg的水的溫度升高80℃．[已知水的比熱容為4.2×l03J/(kg．℃)] 考查角度3:提高熱機的效率 【例2-3】為了節(jié)約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效

11、率的是( ） A．盡量使燃料充分燃燒 B．盡量增加熱機的工作時間 C．盡量減少廢氣帶走的熱量 D．盡量減少熱機部件間的摩擦 2-3．熱機的效率較低，為了提高熱機的效率，你認為下列方法目前不可能的是( ) A．盡量使燃料充分燃燒 B．盡量減少各種熱損失 C．盡量減少因克服摩攘而額外消耗的能量 D．想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功 考查角度4:熱機效率的計算 【例2-4】在一次某新型號的汽車測試中。讓汽車在一段平直的公路上勻速行駛4.8 km．受到的阻力是3.0×105 N，消耗汽油l.2Kg（假設汽油完全燃燒）。汽油的熱值為q=4×10

12、7 J／kg。求: (1)在測試過程中，汽車牽引力所做的功。 (2)該型號汽車的熱機效率。 2- 4．用汽油為燃料的小汽車，以72 km/h的速度在水平路面上勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率為20 kW。若小汽車行駛的距離為100 km。汽油的熱值q=4.6×107J/kg。小汽車發(fā)動機的效率為25％。求小汽車在這段路程中： (1)行駛的時間。 (2)這段時間內發(fā)動機所做的功。 (3)消耗汽油的質量。 拓展培優(yōu) 拓展角度1：熱學的綜合計算（拓展點） 【例1】液化石油氣的熱值高達4.6×l07 J/kg．一些不法商販為牟取暴利，常將液化石油氣與價格低

13、廉、熱值為2.9×107 J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶內銷售給客戶。常州市質監(jiān)局對某液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣進行檢測。將質量為100 kg、初始溫度為31℃的水裝入容器內，用高效爐灶燃燒瓶內燃氣加熱容器中的水直至100℃恰好沸騰，瓶內燃氣消耗了0. 84 kg。 (1) 通過高效爐灶，水能吸收燃氣完內燃氣的熱值是多少？ (2)該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣有無摻混二甲醚？ 1．2020年4月28日，中石油與俄羅斯天然氣公司簽訂合同，俄羅新將通過東線和西線向中國供氣680億立方米。天然氣燃燒時，將____能轉化為內能。如果完全燃燒lm3的天然氣所放出的熱量全部被水吸收，可在

14、一個標準大氣壓下將 _ kg的水從10℃加熱到沸騰，這些熱量相當于完全燃燒____kg煤放出的熱最。水的比熱容 c=4.2×l03J／（kg．℃)；取熱值q天然氣=3.78×107J／m3，q煤=3.15×107 J/kg。 拓展角度2：力學和熱學的綜合計算（拓展點） 【例2】某汽車總質量是1150 kg，以72km/h的速度勻速行駛10km，若汽車所愛阻力為汽車重力的0.1倍，每個輪胎與路面的接觸面積為0.05m2。 (g取10 N/kg)求． (1)汽車對路面的壓強為多少? (2)汽車行駛過程中克服阻力做了多少功?其功率為多少？ (3)若該汽車熱機的效率為25%，如果

15、不考慮熱機其他的能量損失，汽油熱值為4.6×107 J/kg。則該汽車行駛10 km過程中需要的汽油的質量為多少千克？ 2.汽車在行駛中由于路況和車速的不同，發(fā)動機的實際功率也不同，通常情況下實際功率要小于它的最大功率，下表是某型號汽車的相關數(shù)據，汽油的密度為0.8×103 kg/m3，熱值為5×107 J/kg．著該汽車以100km/h的速度勻速行行駛，求： (1)該汽車行駛1h消耗的汽油是多少千克？ (2)該汽車行駛1h消耗的汽油完全燃燒放出的熱量是多少焦耳? (3)若該汽車發(fā)動機的效率是30％．則發(fā)動機的實際功率是多少瓦？ 發(fā)動機最大功率 30

16、kW 百公里耗油（100km/h勻速行駛） 6L 最大車速 170km/h 基礎、方法、能力三練 A組：基礎鞏固訓練 1．我國隨著航天事業(yè)發(fā)展需要，正在研制大功率液氫發(fā)動機。這種發(fā)動機主要是利用氫具有( ） A．較大的密度 B．較大的比熱容 C．較大的熱值 D．較低的沸點 2．煤的熱值大于干木柴的熱值。這里是指( ) A．煤比干木柴含有的熱量多一些 B．燒煤比燒干木柴產生的溫度高一些 C．燒煤比燒干木柴產生的熱量多一些 D．要使它們放出相同的熱量，燒煤用的質量較少 3．某機器的能量流向圖如圖所示，據此推測該機器

17、可能是( ) A．熱機 B．電動機 C．發(fā)電機 D．電熱水器 4．甲柴油機的效率比乙柴油機的效率高，這表明( ) A．甲的功率比乙的大 B．甲做的功比乙的多 C．甲消耗的柴油比乙的少 D．甲柴油機內能轉化為機械能的百分比大 5．無煙煤的熱值是3.4×107 J/kg，表示的意義是 。如需獲得1.7×107J的熱量，需要完全燃燒____kg無煙煤。 6．一般家用轎車使用標號為93的汽油作燃料（熱值為4.6×107J/kg）。端午節(jié)放假，小翔爸爸駕車攜全家出游,儀表顯示全程燃油20 kg。此次

18、出游轎車耗能____J。 7．某中學為學生供應開水。用焦炭作為燃料，已知焦炭的熱值是3×107 J/kg。現(xiàn)完全燃燒4.2kg的焦炭，放出的熱量為________________。設該熱量有25％被水吸收，能將_ ______ _ kg的水從25℃加熱到100℃。[已知c水=4.2×l03 J/(kg．C) 8．一輛汽車的發(fā)動機輸出功率為66 150瓦，每小時消耗柴油14千克，請計算發(fā)動機的效率。（柴油的熱值為4.3×107焦／千克） B組：能力提升訓練 9．下列對q=Q放 / m的理解正確的是( ) A．熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比 B．熱值的大小由燃

19、料本身決定，與質量和熱量無關 C．熱值與燃料的質量成反比，與燃料完全燃燒放出的熱量成正比 D．熱值與燃料的質量成反比 10．關于熱機的效率，以下說法正確的是( ) A．熱機做的有用功越多，效率就一定越高 B．熱機的功率大，效率就一定高 C．熱機單位時間里耗費的燃料少，熱機的效率就一定高 D．以上說法都不對 11．兩臺汽油機，甲的效率為35％，乙的效率為25％．這兩個數(shù)據表示( ) A．甲做的功比乙的多 B．甲的功率比乙的大 C．在相同時間內甲燃燒的汽油比乙多 D．在消耗相同的

20、汽油時，甲做的有用功比乙多 12．“可燃冰”作為新型能源，有著巨大的開發(fā)使用潛力。同等條件下?！翱扇急蓖耆紵懦龅臒崃窟_到煤氣的數(shù)十倍，說明“可燃冰”的__________很大。以10倍的關系粗略計算。1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為 __ ____ _J，這些熱量可以使 ______ kg的水從20℃加熱至100℃。 【c水= 4. 2×103J/(kg．℃)， q氫氣=4.2×107J/kg】 13．一臺效率為40%的柴油機，當輸出3.44×l07 J 有用功時，消耗的柴油質量是多少？(q煤油= 4.3×107J/kg) 14.

21、現(xiàn)代家庭裝修中有些浴窒使用燃氣熱水器提供熱水，小勞家安裝了燃氣熱水器。巳知水進入熱水器前的溫度是l0℃，洗澡時熱水器輸出熱水的溫度設定為40℃；如果小勞洗一次澡用熱水0.05m3。水的比熱容是4.2×103 J/(kg．℃)。求： (1)所用熱水的質量為多少?(2)水從熱水器中吸收多少熱量？(3)若天然氣完全燃燒釋放熱量的70％被水吸收，需要消耗多少m3的天然氣？（天然氣的熱值q=4×107 J／m3） 15．一輛汽車，總重為1.2×104N。四個輪胎與地面接觸總面積為0.12 m2，該車在平直公路上勻速行駛1h。消耗汽油10L。汽油完全燃燒放出的熱量有30％轉

22、化為機械能。（q汽油=4.6×107 J/kg.p汽油=0.7×l03kg／m3g取10 N/kg)求： (1)該車靜止在水平路面上時，對路面的壓強是多少？(2)10 L汽油完全燃燒放出的熱量是多少？ (3)這段時間內該汽車發(fā)動機的功率是多少千瓦？ 16.小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時，總是說“2.0的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網上查到了排量的定義。活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發(fā)動機有若干個汽缸，所有汽缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX直列四缸發(fā)動機，排量為2.0

23、 L,從網上查找到了其輸出特性曲線（如圖所示）；小亮又向爸爸詢問了一些賣測數(shù)據：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km/h。此時發(fā)動機轉速為2000 r/min。平均行駛百公里油耗為9 L，從物理書上查得汽油的熱值為4.6×107 J/kg,密度為0. 71×103kg／m3。 (l)由這臺發(fā)動機輸出特性曲線可以看出，在發(fā)動機轉速為1 000～5 000 r/min范國內，它的輸出功率與轉速大致有什么關系？ (2)試通過公式推導出在其他參數(shù)相同時，發(fā)動機的輸出功率與其排量的關系。 (3)這輛汽車以90 km/h的速度行駛時，發(fā)動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內的平均壓強是約為多少?