14.2 热机的效率-2020-2021学年九年级全一册物理教材解读（人教版）

第十四章　内能的利用 14.2 热机的效率 一、燃料的热值 1.燃料燃烧时的能量转化 燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放出来，转化为周围物体的内能，用来加热物体，因此燃料燃烧的过程就是化学能转化为内能的过程. 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.热值用字母q表示. (2)单位:焦每千克，符号是J/kg.对某些气体燃料，其热值的单位是焦每立方米，符号是J/m3. (3)物理意义:表示燃料燃烧时放热的本领. (4)理解热值的定义时注意三个关键词： 关键词 解读 某种燃料 说明热值与燃料的种类有关,不同燃料的热值一 般不同,即热值反映了燃料燃烧时放热本领的大小热值大说明相同质量(或体积) 的这种燃料完全燃烧时放出的热量多,或者说,化学能转化成的内能多 完全燃烧 含义是1 k或1m的某种燃料在完全燃烧时放出的热量是这种燃料的热值,如果没有完全燃烧.放出的热量比按热值计算出的热量要小,但这时不能说燃料的热值变小 与其质量 之比 热值是个比值,它与释放的热量和质量无关,仅与燃料的种类有关 (5) 热值是燃料本身的一种特性:同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同.燃料的热值是反映燃料燃烧释放能量本领大小的物理量，它是燃料本身的一种特性.燃料的热值只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、是否完全燃烧及放热的多少均无关 3.燃料燃烧时放出的热量的计算 (1)固体和液体燃料完全燃烧时放出的热量：Q放=mq.其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；m表示燃料的质量，单位是kg；q表示燃料的热值，单位是J/kg。 (2)气体燃料完全燃烧时放出的热量：Q放=Vq.其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；V表示燃料的体积，单位是m3；q表示燃料的热值，单位是J/m3。 二、热机的效率 1.燃料的有效利用 (1)燃料不完全燃烧时能量的流向: 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，例如用煤烧水时煤的利用率如图所示。 (2)燃料燃烧的热效率 ①定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。 表达式： (3)提高燃料利用率的途径：一是让燃料尽可能地充分燃烧，如将煤炭研磨成粉状，吹入炉内燃烧；二是减少热量的散失，如加大受热面积等。 2.热机的效率 （1）热机中能量转化图： 从图中可知从燃料燃烧到对外做功，真正能转变成有用功的那部分能量只是燃料燃烧释放能量的一部分. （2）热机的效率: ①定义:用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 公式：，其中Q有表示用来做有用功的能量，Q放表示燃料完全燃烧放出的能量。 ③物理意义：表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标 (3)提高热机效率的方法： ①使燃料尽量充分燃烧； ②尽量减少各种热量损失； ③在热机的设计和制造上，采用先进的技术； ④保证良好的润滑，减小机械摩擦 。 1.对燃料热值的理解 例1（2020秋•简阳市月考）(多选)下列关于热值的说法正确的是（ ） A.燃料燃烧时，用的燃料越多，这种燃料的热值越大 B.燃料燃烧时，放出的热量越多，这种燃料的热值越大 C.相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大 D不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，所用质量较少的燃料，热值较大 解：燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料燃烧时放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，A、B选项错误；相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大，C选项正确；不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，所用燃料的质量少的，热值大，D选项正确故正确答案为CD。 2热机的效率 例2（2020秋•兰州期中）关于热机的效率，下列说法正确的是（ ） A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 B热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 C.热机的效率越高说明做功越快 D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 解：柴油机的效率一般要高于汽油机，多用在重型机器上，故A正确；热机效率越高，做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料少，或消耗相同的燃料情况下，做功较多，故B错误;热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值，功率是热机做功的快慢，两者没有必然联系，故C错误；在热机的各种能量损失中，废气带走的热量最多，故D错误。故正确答案为A。 3.燃料然烧的相关计算 例3(2018・青岛黄岛十中月考)在质量为5kg的铁锅中放入3kg水，要把这锅水从20℃加热到90℃[铁的比热容等于0.46×10