14.4热机效率和环境保护 --2025-2026学年九年级物理沪科版全一册

14.4热机效率与环境保护 本节聚焦 1.能从跨学科视角认识燃料的热值、热机效率和环境保护的意义等。 2.能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 情景导入 发射人造卫星、宇宙飞船所用的火箭要用液态氢、氧做燃料。你知道这是为什么？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？ 知识精讲 1、 燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 2.燃料的热值： （1）定义：我们把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。 （2）热值的符号及单位：q，单位：焦每千克(J/kg)。有些气体的热值单位为：J/m3。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （3）公式： ①对于非气体燃料： Q表示燃料完全燃烧释放的热量，单位是焦，符号为J； m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg； q表示燃料的热值，单位是焦/千克，符号为J/kg。 ②对气体燃料： V表示气体燃料的体积，单位是米3，符号为m3 Q表示放出的热量，单位是焦，符号为J q表示气体燃料的热值，单位使用焦/米3，符号为J/m3。例如，天然气的热值为3.3×107~4.5×107J/m3。 （3）燃料燃烧放热计算公式：或（用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （4）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）常见燃料的热值表 重点提醒 热值是燃料的一种特性，不同的燃料有不同的热值。同一种燃料的热值与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放热多少无关。 2、 热机效率 汽油机工作时，燃料在汽缸内部燃烧，产生的内能全部转化为机械能了吗？为什么？ 1.定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率。由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机效率总小于1。 2.公式： 3.常见热机的效率：蒸汽机6%~15%、汽油机20%~30%、柴油机30%~45%。内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。 4.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦； （3）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。 三、思考：永动机”能实现吗? 1.能量守恒定律 （1）内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 ③能量的转化和转移具有方向性。 2.永动机 能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 经典例题 【热值概念】 1．（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 【答案】A 【详解】比热容、热值都是物质的一种特性，不随物体的多少而变化，所以当酒精燃料用掉一半时，其热值和比热容都不变，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（2025·河南鹤壁·一模）涡轴-9发动机“玉龙”是我国完全自主研发的直升机涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机的工作效率越低 B．燃烧室中燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变 C．空气进入压气机被压缩，空气的内能将会减小 D．直升机升空的主要原理是流体流速大的地方压强小 【答案】B 【详解】A．燃烧室中燃料燃烧越充分，燃料释放的能量越多，用来做有用功的能量占比可能越大，发动机的工作效率越高，而不是越低，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否和压缩空气混合等因素无关，所以燃烧室中燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B正确； C．空气通过进气道进入压气机被压缩，外界对空气做功，空气的内能将会增大，而不是减小，故C错误； D．直升机升空的主要原理是物体间力的作用是相互的，直升机的旋翼转动时对空气施加向下的力，空气对旋翼施加向上的反作用力，从而使直升机升空，不是流体流速大的地方压强小，故D错误。 故选B。 3．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D．燃料的热值与燃料燃烧情况无关 【答案】D 【详解】A．影响锅炉的效率的因素一是燃料的燃烧程度，二是烟气带走的能量，所以为了提高锅炉的效率，一要尽力使燃料更充分地燃烧，二要尽力减少烟气带走的能量，和燃料的热值大小无关，故A错误； B．热值大小与燃料是否容易燃烧无关，容易燃烧的燃料，热值不一定大，故B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，题中煤和干柴两者质量不一定相等，且不一定完全燃烧，无法比较放出的热量，故C错误； D．燃料的热值是燃料的一种特性，是单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，燃料的热值与燃料燃烧情况无关，故D正确。 故选D。 【热值计算】 4．小明用如图所示甲、乙两套的装置，正确完成了“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”、燃料点燃直至燃尽，两个实验中液体升高的温度随时间变化的图像如图丙所示，不考虑热量损失，以下判断正确的是（　　） A．两个实验都要控制燃料的质量、液体质量相等 B．两个实验都是通过温度计上升的示数反应热量的多少 C．图像一和图像二表示两种物质比热容之比为1∶4 D．图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为5∶4 【答案】C 【详解】A．比较不同物质吸热升温，则需要燃料种类、加热时间相同，比较质量和初温相同的液体升高的温度，燃料质量不用相同；比较不同燃料燃烧热值大小，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同种液体，所以两个实验中不是都要控制杯中液体质量相等，燃料质量相等，故A不符合题意； B．实验“探究不同物质吸热升温的现象”使用相同的燃料（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，而实验“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，通过温度计上升的示数反映吸收热量的多少，故B不符合题意； C．由“探究不同物质吸热升温的现象”绘制出的两种液体温度随时间变化的关系图像，升高10℃，图像一对应物质的加热时间为10分钟（注意是均匀升温）；而图像二对应物质的加热时间为40分钟；由转换法可知，两种物质吸收热量之比为Q1∶Q2=10min∶40min=1∶4 根据Q=cmΔt，图像一和图像二表示两种物质的比热容之比为c1∶c2=1∶4 故C符合题意； D．不同燃料充分燃烧放热的现象中，燃料完全燃烧（燃料质量相同），图像一对应的物质温度升高Δt1=50℃-30℃=20℃ 图像二对应的物质温度升高Δt2=40℃-30℃=10℃ 而同种液体的质量相同，根据Q=cmΔt，吸热多少与升高的温度成正比，两种物质吸热之比为Q1′∶Q2′=20℃∶10℃=2∶1 根据热值公式Q=mq，在燃料质量相同的条件下，放出的热量与热值成正比，故图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为q1∶q2=2∶1 故D不符合题意。 故选C。 5．（2025·山东济南·三模）如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 【答案】(1)1.2×106J (2)25% 【详解】（1）由题意可知，0.04kg酒精块完全燃烧放出的热量为Q放=q酒精m酒精=3.0×107J/kg×0.04kg=1.2×106J （2）锅具的加热效率为 【热机效率】 6．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 【答案】B 【详解】A．内燃机在排气冲程排出的废气有未燃烧的燃料和产生的二氧化硫等污染物，而零碳内燃机几乎没有污染物，因此零碳内燃机比普通内燃机更环保，故A正确，不符合题意； B．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故B错误，符合题意； C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，使汽车发动机产生的热量再利用，提高了燃料的利用率，故C正确，不符合题意； D．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为100%-36%-30%-6%=28% 即该汽油机的效率为28%，故D正确，不符合题意。 故选B。 7．某台柴油机中的所有燃料完全燃烧能放出8×107J的热量。若工作时用完全部燃料损失了4.8×107J的能量，下列说法正确的是（　　） A．用来做有用功的能量为8×10⁷J B．该柴油机的效率为60% C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率 【答案】D 【详解】A．燃料完全燃烧放出的热量用来做有用功和额外功，此处即能量损失，所以用来做有用功的能量为 故A错误； B．该柴油机的效率为 故B错误； C．柴油机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而产生额外功，因此效率不能达到100%，即不能实现能量零损失，故C错误； D．减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，因此可以提高热机效率，故D正确。 故选D。 8．用燃气灶烧水，燃烧0.4kg的煤气，使50kg的水从升高到，已知水的比热容为，煤气的热值为。求： (1)0.4kg煤气完全燃烧放出的热量； (2)燃气灶烧水的效率。 【答案】(1) (2)62.5% 【解析】【小题1】0.4kg煤气完全燃烧放出的热量为 【小题2】水吸收的热量为 燃气灶烧水的效率为 实战演练 1．（2025·山东济宁·中考真题）为了研究问题的方便，常引入物理量。下列物理量与其描述内容匹配的是（　　） A．速度：物体运动的快慢 B．内能：物体的冷热程度 C．功率：物体做功的多少 D．热值：物质吸热或放热能力 【答案】A 【详解】A．速度是描述物体运动快慢的物理量，速度越大，表示物体运动得越快，速度越小，表示物体运动得越慢，故A符合题意； B．内能是物体内部所有分子所具有的分子势能、分子动能的总和，不是表示物体的冷热程度，温度是表示物体冷热程度的物理量，故B不符合题意； C．功率是描述物体做功快慢的物理量，通常把单位时间内所做的功叫做功率，故C不符合题意； D．热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，它是描述燃料燃烧放热能力的物理量，而比热容是描述热传递过程中物质吸热能力或放热能力的物理量，故D不符合题意。 故选A。 2．（2025·河南·模拟预测）《随园食单》是清代美食家袁枚创作的饮食文化著作，书中记载了古人炒制月饼馅料的场景如图，下列过程与物理知识对应错误的是（　　） A．馅料刚出锅“热”得烫嘴，是因温度很高 B．木棍将灶膛里的柴挑起，可让其燃烧的更充分，可以提高木柴的热值 C．馅料快炒好时，香味更浓郁，是由于馅料的分子热运动变得更剧烈 D．炒制馅料过程中，主要是通过热传递在改变馅料的内能 【答案】B 【详解】A．馅料刚出锅 “热” 得烫嘴，热表示温度高，温度高的物体接触嘴时，会向嘴传递热量，所以感觉烫嘴，故A正确，不符合题意； B．木棍将灶膛里的柴挑起，可让其燃烧的更充分，但是木柴的热值是木柴本身的一种特性，与燃烧是否充分无关，热值不变，故B错误，符合题意； C．馅料快炒好时，温度升高，香味更浓郁，是由于馅料的分子热运动变得更剧烈，分子扩散加快，故C正确，不符合题意； D．炒制馅料过程中，馅料吸收热量，温度升高，内能增加，主要是通过热传递在改变馅料的内能，故D正确，不符合题意。 故选B。 3．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（    ） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢比热容较大 C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至－253℃，内能为零 D．火箭发动机工作过程中的热机效率不可能达到100％ 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故A错误； B．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢热值较大，与质量相同的其它燃料相比，完全燃烧时放出的热量较多，故B错误； C．一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零，故C错误； D．火箭发动机在工作过程中，其热机效率并不能达到100%。这是因为火箭发动机在工作时，不可避免地会产生一些能量损失。故D正确。 故选D。 4．如图所示的是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系，在标准大气压下，若质量为3.5kg的B燃料完全燃烧释放的热量为 ，其中有 60%的热量被质量为20kg、初始温度为的水吸收 ，下列说法正确的是（  ） A．从图中可看出 A燃料的热值大于B燃料的热值 B．水吸收了热量后温度将升高70℃ C．B燃料的热值是 D．水吸收了热量后水的末温为105℃ 【答案】C 【详解】A．从图中，质量相同的A、B完全燃烧，B释放的热量大于A释放的热量，由得，A燃料的热值小于B燃料的热值，故A错误； BD．依题意得，水吸收的热量为 由得，水升高的温度为 此时水的末温为 一个标准气压下，水的沸点为100℃，水沸腾后，温度保持沸点不变，则水的末温为100℃，水的温度将升高 故BD错误； C．由得，B燃料的热值是 ，故C正确。 故选C。 5．（24-25九年级上·山东临沂·期中）某中学为了方便学生在校使用热水，为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×10³J/（kg⋅°C），无烟煤的热值是3.5×10⁷J/kg。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少? (2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? (3)此锅炉的效率是多少? 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）锅炉内的水吸收的热量是 （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是 （3）此锅炉的效率是 6．（2025·安徽合肥·二模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示（液体未沸腾）（　　） A．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 【答案】D 【详解】A．探究燃料的热值大小时，由控制变量法可知，应控制燃料的种类不同，两个烧杯中液体的种类相同，故A不符合题意； B．若甲乙燃料种类相同，燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时，两个烧杯中液体吸收热量相同，燃料放出热量 两个烧杯中液体的种类不相同，质量相同，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示，则液体的比热容 当的值越大，液体的吸热能力越弱，故B不符合题意； CD．若两个烧杯中液体种类相同，质量相同，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示，则液体吸收热量 若甲乙两种燃料种类不同，则燃料的热值 当的值越大，燃料的热值越小；的值越大，燃料的热值越大，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 7．（2025·山东菏泽·二模）下列关于内能和热量的说法正确的是（　　） A．用砂轮磨刀进发出火星，说明做功可以改变物体的内能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．随着科学技术的不断发展进步，热机效率一定会达到100% D．物体吸收热量，温度一定升高 【答案】A 【详解】A．用砂轮磨刀时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，刀的内能增加，温度升高，发出火星，说明做功可以改变物体的内能，故A正确； B． 燃料的热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料完全燃烧时放出的热量多少无关，故B错误； C． 热机在工作过程中，燃料燃烧放出的能量，一部分用来做有用功，一部分由于机器零件之间的摩擦、废气带走等原因而损失掉了，所以热机效率总是小于 100%，随着科学技术的不断发展进步，热机效率也不可能达到 100%，故C错误； D．物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度保持不变，故D错误。 故选 A。 8．（24-25九年级上·山东临沂·阶段练习）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关判断正确的是（　　） A．甲图是内能转化为机械能的过程 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．车内开“暖风”不能提高燃料的热值 D．尾气中浓烈的“汽油味”会降低燃料的热值 【答案】C 【详解】A．甲图中进气门与排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高，将机械能转化为内能，故A错误； B．由乙图可知该汽油机的效率 η=100%-6%-30%-36%=28%故B错误； CD．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃烧不充分，汽油机的效率越低，热值与物质的种类有关，燃料燃烧不充分、车内开“暖风”时，燃料的热值不变，故C正确，D错误。 故选C。 9．用天然气热水器（如图所示）将质量为40kg、温度为15℃的水加热到40℃，完全燃烧了的天然气。已知，。求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)烧水过程中热水器的效率。 【答案】(1) (2) (3)80% 【详解】（1）水的质量为m = 40 kg，升高的温度为 则水吸收的热量为 （2）根据可知，天然气完全燃烧放出的热量为 （3）根据可知，烧水过程中热水器的效率 学霸笔记 1.燃料的热值 (1)某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母q表示，单位为J/kg。质量为m的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放=mq。 (2)对于气体燃料而言，热值则是某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的体积之比，对应的单位是J/m3.体积为V的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放=Vq。 注：热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少等因素无关。 2.热机的效率 (1)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称为热机效率. (2)提高热机效率的主要途径:①使燃料充分燃烧；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使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦力而额外消耗的能量. 注：因为热机工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总是小于1。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4热机效率与环境保护 本节聚焦 1.能从跨学科视角认识燃料的热值、热机效率和环境保护的意义等。 2.能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 情景导入 发射人造卫星、宇宙飞船所用的火箭要用液态氢、氧做燃料。你知道这是为什么？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？ 知识精讲 1、 燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 2.燃料的热值： （1）定义：我们把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。 （2）热值的符号及单位：q，单位：焦每千克(J/kg)。有些气体的热值单位为：J/m3。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （3）公式： ①对于非气体燃料： Q表示燃料完全燃烧释放的热量，单位是焦，符号为J； m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg； q表示燃料的热值，单位是焦/千克，符号为J/kg。 ②对气体燃料： V表示气体燃料的体积，单位是米3，符号为m3 Q表示放出的热量，单位是焦，符号为J q表示气体燃料的热值，单位使用焦/米3，符号为J/m3。例如，天然气的热值为3.3×107~4.5×107J/m3。 （3）燃料燃烧放热计算公式：或（用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （4）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）常见燃料的热值表 重点提醒 热值是燃料的一种特性，不同的燃料有不同的热值。同一种燃料的热值与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放热多少无关。 2、 热机效率 汽油机工作时，燃料在汽缸内部燃烧，产生的内能全部转化为机械能了吗？为什么？ 1.定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率。由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机效率总小于1。 2.公式： 3.常见热机的效率：蒸汽机6%~15%、汽油机20%~30%、柴油机30%~45%。内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。 4.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦； （3）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。 三、思考：永动机”能实现吗? 1.能量守恒定律 （1）内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 ③能量的转化和转移具有方向性。 2.永动机 能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 经典例题 【热值概念】 1．（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 2．（2025·河南鹤壁·一模）涡轴-9发动机“玉龙”是我国完全自主研发的直升机涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是（　　） A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机的工作效率越低 B．燃烧室中燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变 C．空气进入压气机被压缩，空气的内能将会减小 D．直升机升空的主要原理是流体流速大的地方压强小 3．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　） A．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 B．容易燃烧的燃料，热值一定大 C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多 D．燃料的热值与燃料燃烧情况无关 【热值计算】 4．小明用如图所示甲、乙两套的装置，正确完成了“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”、燃料点燃直至燃尽，两个实验中液体升高的温度随时间变化的图像如图丙所示，不考虑热量损失，以下判断正确的是（　　） A．两个实验都要控制燃料的质量、液体质量相等 B．两个实验都是通过温度计上升的示数反应热量的多少 C．图像一和图像二表示两种物质比热容之比为1∶4 D．图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为5∶4 5．（2025·山东济南·三模）如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 【热机效率】 6．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 7．某台柴油机中的所有燃料完全燃烧能放出8×107J的热量。若工作时用完全部燃料损失了4.8×107J的能量，下列说法正确的是（　　） A．用来做有用功的能量为8×10⁷J B．该柴油机的效率为60% C．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 D．减少机械间的摩擦可以提高热机效率 8．用燃气灶烧水，燃烧0.4kg的煤气，使50kg的水从升高到，已知水的比热容为，煤气的热值为。求： (1)0.4kg煤气完全燃烧放出的热量； (2)燃气灶烧水的效率。 实战演练 1．（2025·山东济宁·中考真题）为了研究问题的方便，常引入物理量。下列物理量与其描述内容匹配的是（　　） A．速度：物体运动的快慢 B．内能：物体的冷热程度 C．功率：物体做功的多少 D．热值：物质吸热或放热能力 2．（2025·河南·模拟预测）《随园食单》是清代美食家袁枚创作的饮食文化著作，书中记载了古人炒制月饼馅料的场景如图，下列过程与物理知识对应错误的是（　　） A．馅料刚出锅“热”得烫嘴，是因温度很高 B．木棍将灶膛里的柴挑起，可让其燃烧的更充分，可以提高木柴的热值 C．馅料快炒好时，香味更浓郁，是由于馅料的分子热运动变得更剧烈 D．炒制馅料过程中，主要是通过热传递在改变馅料的内能 3．（24-25九年级上·河北石家庄·期中）2024年4月25日，搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是（    ） A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大 B．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢比热容较大 C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至－253℃，内能为零 D．火箭发动机工作过程中的热机效率不可能达到100％ 4．如图所示的是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系，在标准大气压下，若质量为3.5kg的B燃料完全燃烧释放的热量为 ，其中有 60%的热量被质量为20kg、初始温度为的水吸收 ，下列说法正确的是（  ） A．从图中可看出 A燃料的热值大于B燃料的热值 B．水吸收了热量后温度将升高70℃ C．B燃料的热值是 D．水吸收了热量后水的末温为105℃ 5．（24-25九年级上·山东临沂·期中）某中学为了方便学生在校使用热水，为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×10³J/（kg⋅°C），无烟煤的热值是3.5×10⁷J/kg。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少? (2)6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? (3)此锅炉的效率是多少? 6．（2025·安徽合肥·二模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用表示（液体未沸腾）（　　） A．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小 B．若甲乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 7．（2025·山东菏泽·二模）下列关于内能和热量的说法正确的是（　　） A．用砂轮磨刀进发出火星，说明做功可以改变物体的内能 B．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．随着科学技术的不断发展进步，热机效率一定会达到100% D．物体吸收热量，温度一定升高 8．（24-25九年级上·山东临沂·阶段练习）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关判断正确的是（　　） A．甲图是内能转化为机械能的过程 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．车内开“暖风”不能提高燃料的热值 D．尾气中浓烈的“汽油味”会降低燃料的热值 9．用天然气热水器（如图所示）将质量为40kg、温度为15℃的水加热到40℃，完全燃烧了的天然气。已知，。求： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)烧水过程中热水器的效率。 学霸笔记 1.燃料的热值 (1)某种燃料_______放出的_______与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母_______表示，单位为_______。质量为m的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放=mq。 (2)对于气体燃料而言，热值则是某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的_______之比，对应的单位是_______.体积为V的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放=Vq。 注：热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少等因素无关。 2.热机的效率 (1)热机运转中，对外做的_______与燃料_______所释放的能量的比值称为_______. (2)提高热机效率的主要途径:①使燃料充分燃烧；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使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦力而额外消耗的能量. 注：因为热机工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总是小于1。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $