13.4热机效率和环境保护-2022-2023学年九年级物理全一册典中点·课时夺冠（沪科版）

沪科版九年级 第十三章《内能与热机》 13.4 热机效率和环境保护 【知识梳理】 一、热值 1.定义：某种燃料完全燃烧放出热量与所用该燃料的质量之比。物理量符号q 注意：热值是燃料的特性，不同的燃料热值一般不同。热值与燃料是否完全燃烧无关。 2.单位：常用的热值单位，J/kg（固体燃料和液体燃料），或J/m3（气体燃料） 3.公式：q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体） 4.热量计算：在解题时，热值一般为已知量，需要通过公式求解放出的热量或者燃料的质量。往往与比热容结合考查。 求放出热量： 求燃料质量： 二、热机效率 1.定义：热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值。通常用百分数表示，符号。 2.表达式 或 3.热机能流图（如右图所示） 4.提高热机效率的方法 ①使燃料尽可能完全燃烧；②减少热量的损失 ③减少机械摩擦（增加润滑）；④废气利用 【易错点】 热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小，是一个理想量，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，不随质量、体积的变化而变化。 【规律总结】 由于在热机工作过程中一定伴随着化学能转化为其他形式的能量，也就是说化学能不能完全转化为有用机械能，所以η<1。 热机的效率的计算一般有两种方法，一种是有用功与总功的比值，第二种是根据能流图进行计算。在热机效率类题型中，Q吸往往通过结合比热容计算，Q放往往用热值计算。 【典例分析】 （2022·山东枣庄·中考真题）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率； （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。 【答案】（1）；（2）37.5%；（3）0.6m3 【解析】解：（1）水吸收的热量为 （2）太阳能热水器在8h内吸收的热量为 所以，太阳能热水器的效率为 （3）若这些热量由天然气提供 则所需天然气的体积 【思路小结】 （1）热机效率的高低与热机做功的多少、做功的快慢无关；提高热机效率的途径是减少热机中的各种能量损失，即减少燃烧过程中的热量的损失和减少机械能的损失。 （2）在试题中与比热容计算和热值计算混合考查为高频考点。 【夺冠训练】 一、单选题 1．（2022·陕西宝鸡·九年级）2021年10月19日11时30分，我国自主研制、推力达500吨的整体式固体火箭发动机在陕西西安试车成功。固体发动机主要使用的丁羟这种固体燃料，原因是丁羟具有较大的（　　） A．比热容 B．沸点 C．热值 D．熔点 【答案】C 【解析】A．比热容是描述物质吸热能力强弱的物理量，与燃料的燃烧无关，故A不符合题意； B．沸点是沸腾时的温度，与燃料的性质无关，故B不符合题意； C．丁羟这种固体燃料，燃料主要是利用燃烧将化学能转化为内能，评价一种燃料最好的指标是热值，质量相同的丁羟完全燃烧放出热量比较多，故作为固体火箭的燃料，故C符合题意； D．熔点是晶体熔化时的温度，与燃料的燃烧无关，故D不符合题意。 故选C。 2．（2022·广西柳州·中考真题）下列关于热机的说法正确的是（　　） A．热机的效率为100% B．热机只有汽油机和柴油机两种 C．好的热机工作时不排放废气 D．热机工作时都要利用燃料的化学能 【答案】D 【解析】A．热机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功，无法使热机的效率达到100%，故A错误； B．蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机，故B错误； C．热机排气冲程中排出废气，故C错误； D．热机工作时时，热机先将燃料的化学能转化为内能，后把内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 3．（2022·山西临汾·九年级期末）关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的 【答案】D 【解析】AB．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，与燃料是否容易燃烧无关，故AB错误； C．煤的热值比干木柴大，说明1kg的煤完全燃烧放出的热量比1kg干木柴完全燃烧放出的热量多，在未说明燃料是否完全燃烧的情况下，无法比较二者放出热量的多少，故C错误； D．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故D正确。 故选D。 4．（2022·广东广州·中考真题）下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（