14.3热机的效率 2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册

第十四章 内能的利用 第3节 热机的效率 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。热机中的燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 热机的效率 从原始社会到现代社会，人类所用能量的很大部分是从燃料燃烧中获得。 固体燃料 液体燃料 气体燃料 化学能转化为内能 3 生活中烧开一壶水，有煤、干木柴，你会选择什么燃料？为什么呢？ 燃烧1 kg煤放出的热量，是燃烧1 kg干木柴放出热量的两倍多。 质量相等的不同燃料，燃烧时放出的热量通常是不同的。 我们把某种燃料完全燃烧释放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 1.符号： 2.定义式： q 3.单位： 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程。 ②气体： q = V Q ①固体或液体： q = m Q J/kg 或 J/m3 4.物理意义： 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 【例】从表中可以查到氢气的热值为1.4×108J/kg； 表示：1kg氢气完全燃烧时放出的热量是1.4×108J。 5.热值的影响因素： 与燃料的质量、‌体积、‌是否完全燃烧以及燃料的状态（‌固态、‌液态或气态）‌无关。‌ 与燃料的种类有关 6.热值的相关计算： 燃料燃烧放出的热量： Q放=qm 【例1】如果燃烧30kg干木柴，完全燃烧放出的热量？ 如果用氢气来代替，需要多少kg？ Q放=q木柴 m=1.2×107J/kg×30kg=3.6×108J m = = ≈2.6kg q Q 3.6×108J 1.4×108J/kg 若用干木柴烧水，干木柴能完全燃烧吗？干木柴燃烧放出的热量全部能被水吸收吗？ 燃料很难完全燃烧 按热值计算出的热量＞燃料燃烧实际放出的热量＞能有效利用的热量。 水吸收的热量只占煤完全燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是被有效利用的。 【例2】用干木柴将1 kg的水烧开(从25 ℃加热到100 ℃)，共使用0.05kg的干木柴。(q干木柴=1.2×107 J/kg) (1)这些干木柴完全燃烧放出热量是多少J？ (2)水吸收的热量是多少J？ Q放=q干木柴V= 1.2×107 J/kg×0.05 kg= 6×105 J 解：(1)干木柴完全燃烧放出热量： (2)水吸收的热量： =4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃−25 ℃) =3.15×105 J Q吸=cm(t-t0) 对于热机而言，用来做有用功与燃料完全燃烧放出热量之比，叫做热机的效率。 2.公式： 1.定义： η= ×100% W有用 Q放 3.物理意义： 热机的效率是衡量热机性能的重要指标。 4.常见热机的效率： 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~40% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% ①使燃料充分燃烧 把煤磨成煤粉或煤粒，加大煤与氧气的接触面积，使其燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 ②尽量减少各种热量损失 对锅炉进行外部隔热处理，可以避免热能向外丢失。 5.提高热机的效率的途径： ③尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量 热电站：大型发电机常常由蒸汽轮机推动 ，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。 发电 供暖 5.提高热机的效率的途径： ④热机设计制造，提高技术和使用新材料。 ⑤保证良好润滑，减少摩擦额外消耗的功。 拉力赛车进站维修 汽车发动机添加机油 5.提高热机的效率的途径： 1.关于热机的效率，下列说法中正确的是(　　) A. 热机的效率可以等于1 B. 热机的效率越高，说明做功越快 C. 利用内能做的有用功多，热机效率不一定高 D. 设法利用废气的能量也不能提高热机效率 C 2. 小亮使用干木柴烧水.若完全燃烧420 g干木柴放出的热量能使质量为10 kg、初温为15 ℃的水升高到75 ℃，则干木柴完全燃烧放出的热量为__________J.此次使用干木柴烧水的效率为__________.干木柴放出的热量若由天然气来提供，需要________m3的天然气. [已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q干木柴=1.2×107 J/kg，q天然气=4.0×107 J/m3] 5.04×106 50% 0.126 3.下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 D 4.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　） A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．热值是燃料的一种特性，它与燃料的质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 C 5.关于热机和锅炉的效率，下列说法中正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率一定越高 B．热机和锅炉使用的燃料的热值越大，它们的效率越高 C．向锅炉内多加些煤，加大火力可以提高锅炉的效率 D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高 D 6.如图所示是一款新型无人驾驶汽车，该款车在一段平直公路上匀速行驶36km的过程中受到的平均阻力为1.5×103N，消耗汽油4kg。该汽车的汽油机获得动力的冲程是______冲程，汽油完全燃烧放出的热量为 J，发动机的热机效率为____（汽油的热值q=4.5×107J/kg）。 做功 1.8×108 30% 【作业】使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。现用天然气灶将质量为5kg，初温为18℃的水加热到98℃，已知水的比热容为4.2×103 J/(kg⋅℃)，天然气热值为4.2×107 J/m3，若此过程的热效率为40%。求： (1)在此过程中水吸收的热量； (2)在此过程中消耗天然气的体积。 热机效率 燃料 热值 热机的效率 分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料。 燃料燃烧过程中化学能转化为内能。 定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。 定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 公式： 单位： 焦/千克（J/kg） 焦/立方米，（J/m³） 或 公式： 提高热机效率的方法 1.完成动手动脑学物理； 2.完成同步练习册； $