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第二章 改变世界的热机
3.热机效率
知识梳理 导学园地
1.热机所做 有用功 与所用燃料 完全燃烧 释放的热量之比叫做热机的效率,热机效率 不能 (选填“能”或“不能”)达到100%。
2. 热机效率 是热机性能的重要指标。在热机的各种能量损失中, 废气 带走的能量最多,设法利用 废气 的能量是提高燃料利用率的重要措施。
3.内燃机大量使用,促进了社会的进步,使人类享受了现代文明,但在使用内燃机的同时又给人类带来了污染,这主要是指 大气 污染和噪声污染。
1.燃料燃烧时总有一部分热量损失,不能全部用来做有用功,所以热机效率总小于1。
2.热机效率的高低不仅取决于消耗燃料的多少,还取决于热机所做有用功的多少。
有用功
完全燃烧
不能
热机效率
废气
废气
大气
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知识点一:热机效率
【典题1】某同学估算煤气灶烧水时的效率,他在烧水壶中装入V=2.5 L水,烧水前的水为20℃,将水加热至100℃,立即关闭煤气,烧水前、后燃气表的示数变化ΔV= 0.105 m3, 该同学查得煤气的热值q=4.0×107 J/m3,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),求:
(1)水吸收的热量。
解:(1)烧水壶中装入水的体积为V=2.5 L=2.5×10-3 m3,
由ρ=可得装入水的质量为m=ρV=1.0×103 kg/m3×2.5×10-3 m3=2.5 kg;
水吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=8.4×105 J。
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(2)燃气灶烧水效率。
解:(2)由q=可得煤气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=4.0×107 J/m3×0.105 m3=4.2×106 J;
燃气灶的烧水效率:η==×100%=20%。
名师点睛
无论是能量转移型(热传递)还是能量转化型(做功),若无能量损失,则Q吸=Q放或Q吸=W总;若有能量损失,则有Q吸=ηQ放或Q吸=ηW总。
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【变式1】某型号汽油机工作时的热损失情况是:汽缸散热损失30%,废气带走35%,机械摩擦损耗10%,由于汽油容易挥发等原因,其利用率只有90%,则2 kg汽油完全燃烧(热值为4.6×107 J/kg)获得的机械能是( D )
A.0.09×107 J B.3.39×107 J
C.0.88×107 J D.2.07×107 J
D
【变式2】(教材素材改编)如图所示是内燃机的能量流向图,则热机效率(η)等于( B )
A.×100%
B.×100%
C.×100%
D.×100%
B
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知识点二:热机的使用对环境的影响
【典题2】有一种新式的汽油机,它在吸气冲程只吸入空气,而在火花塞点火前喷入汽油,喷入汽油量和吸入空气量由电子系统控制,这种汽油机又称电喷机,与传统的汽油机相比,燃烧更充分,从而使它的效率更 高 ,对大气污染更 小 。
【变式3】下列供热方式,最有利于环境保护的是( D )
A.用煤作燃料供热
B.用石油作燃料供热
C.用天然气或煤气作燃料供热
D.用太阳能供热
高
小
D
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—— 基础巩固练 ——
1.热机效率高是指( D )
A.热机温度高
B.热机功率大
C.热机在单位时间内消耗燃料少
D.燃料燃烧放出的能量转化为机械能的百分比大
D
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2.世界各国大力开展了对煤的新技术利用的研究,其中一项就是把煤转化成煤气,这样做的最大好处是( D )
A.煤气的热值比煤的热值大
B.便于交通运输、贮存
C.煤气比煤使用方便
D.能提高燃料的利用率,减少环境污染
3.关于热机的使用给生态环境带来的影响,下列说法正确的是( A )
A.热机的使用是城市热岛效应的元凶之一
B.汽车排放的尾气全是有毒气体
C.热机的大量使用不会造成大气污染
D.各种汽车所产生的噪声可以被消声器完全消除
D
A
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4.下列关于热值和热机效率的说法正确的是( D )
A.燃料燃烧释放的热量越大,热值越大
B.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
5.某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是( B )
A.鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B.向炉内多加些煤,加大火力
C.煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D.用各种办法增大受热面积
D
B
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