14.3 热机的效率 2025-2026学年初中物理人教版（2024）九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机的效率”核心内容，系统梳理热值概念（含“1kg”“完全燃烧”等关键词解析）、燃料燃烧放热计算（固体液体用Q=qm、气体用Q=qV）、热机效率定义与计算（η=W有用/Q放）及综合应用（结合比热容），构建递进式知识支架。 资料通过精准概念解析、生活实例例题（如液氢燃料、燃气灶烧水）及分层练习题，强化能量观念与科学推理，助力教师突破重难点。学生可通过例题理解与练习巩固，实现课中高效学习、课后查漏补缺，提升知识应用能力。

►第十四章 内能的利用 第3节 热机的效率 ■重点01 对热值的理解 1 ■重点02 燃料燃烧放出热量的计算 5 ■重点03 提高热机效率的方法 9 ■难点01 热机的效率及其计算 13 ■难点02 热值、比热容和热机效率的综合计算 17 ■重点01 对热值的理解 1．燃料的热值定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值或者1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫热值。 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。 （1）“1kg”是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值； （2）“某种燃料”是指热值与燃料的种类有关； （3）“完全燃烧”意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 2．热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 1．可以燃烧的物质叫燃料。燃料可以是固体燃料、液体燃料和气体燃料。燃料燃烧时的能量转化为化学能转化为内能。 2．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 3．不同燃料的热值不同，这反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小不同。 4．常见的燃料中，氢的热值最大，因此火箭经常用氢作为燃料。 【例】（2025春•讷河市期末）关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B．容易燃烧的燃料热值一定大 C．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 D．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 【答案】A 【分析】燃料的热值是燃料本身的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量的多少、是否容易燃烧以及是否完全燃烧无关； 【解答】解：A、燃料的热值与燃料的燃烧情况无关，故A正确； B、燃料的热值与燃料是否容易燃烧无关，故B错误； C、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C错误； D、虽然煤的热值比干木柴大，但是煤和干木柴的质量不知道，所以无法比较燃烧煤放出的热量和燃烧干木柴放出的热量，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。　 【练1】（2025秋•西城区校级月考）关于内能、热量和热值，下列说法中正确的是（　　） A．物体的内能增加，它的温度一定升高 B．物体温度越高，所含的热量越多 C．热值越大的燃料，燃烧时放出的热量就越多 D．内能少的物体也可能将能量传给内能多的物体 【答案】D 【分析】物体内能增加时温度不一定升高，如晶体熔化； 热量是一个过程量，不是一个状态量，热量描述了物体发生热传递时，传递能量的多少，不能说物体含有或具有多少热量； 热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧、放出热值多少均没关系； 内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，内能少的物体有可能比内能大的物体温度高。 【解答】解： A．物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如晶体熔化时，吸热热量，内能增加，但温度不变，故A不符合题意； B．热量是热传递过程中吸收或放出热量的多少，是一个过程量，不能说物体含有热量，故B不符合题意； C．由Q＝mq可知，热值越大的燃料，质量未知，燃烧时放出的热量不一定越多，故C不符合题意； D．内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，内能少的物体有可能比内能大的物体温度高，所以有可能将热量传递给内能多的物体，故D符合题意。 故选：D。 【点评】本题考查热值、热量的概念及温度、热量、内能的关系，属于基础题。　 【练2】（2024秋•二道区校级期末）能量转化的过程在人体内不断地发生。食物也是一种“燃料”，其营养成分在人体细胞中与氧结合，提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上“2360kJ/100g”，该标识的含义与以下物理量的含义类似的是（　　） A．热值 B．热量 C．比热容 D．内能 【答案】A 【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，单位是J/kg； 在热传递过程中传递内能的多少叫热量，热量是个过程量，单位是J； 内能是物体分子无规则运动的动能和分子势能的总和，单位是J； 单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量，叫这种物质的比热容，单位是J/（kg•℃）； （2）由“每100g 能量2360kJ”可得每克巧克力提供的能量，结合热量、内能、热值、比热容的意义选择。 【解答】解：饼干的营养成分表上标有“2360kJ/100g”，是指每100g饼干提供的能量是2360kJ，据此可得每克饼干提供的能量；而燃料的热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，所以标识的含义与热值类似。 故选：A。 【点评】本题考查了对热量、内能、热值和比热容的掌握，正确理解几个物理量的意义是解题的关键。　 【练3】（2024秋•古蔺县期末）“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”揽胜……展示着我国航天事业取得举世瞩目的成就，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索空间的火箭一般使用液氢作为燃料，主要是因为液氢（　　） A．密度大 B．比热容大 C．热值大 D．沸点低 【答案】C 【分析】燃料的热值是表示燃料燃烧放出热量本领的物理量，热值越大的燃料，完全燃烧相同质量时，放出热量越多，由此可得出结论。 【解答】解：燃料的热值是表示燃料燃烧放出热量本领的物理量，热值越大的燃料，完全燃烧相同质量时，放出热量越多，由于液态氢热值较大，完全燃烧相同质量的氢和其他燃料，液态氢放出的热量多，有更多的内能转化成机械能。 故选：C。 【点评】本题主要考查燃料的热值的定义的理解，正确理解热值的定义是解题的关键。 【练4】（2025春•清水县校级月考）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，这是通过　 　的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】热传递；不变。 【分析】做功和热传递都可以改变物体的内能； 热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。 【解答】解：用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加； 热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。 故答案为：热传递；不变。 【点评】本题考查了对热值的理解、改变物体内能的方式，属于基础题。　 ■重点02 燃料燃烧放出热量的计算 燃料燃烧放热公式：Q放=qm或Q放=qV（常对气体燃料）。 （1）固体和液体：Q放=qm，其中m为燃料的质量，单位千克（kg）；q为燃料的热值，单位焦/千克（J/kg）。 （2）气体：Q放=qV，其中V为燃料的体积，单位千克（m3）；q为燃料的热值，单位焦/立方米（J/m3）。 计算燃料燃烧释放的热量时，注意看清燃料是固体和液体，还是气体。 【例】（2025秋•静安区校级月考）用燃气灶烧水，燃烧2kg的煤气，能使100kg的水从20℃升高到70℃（不计热散失）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg。求： ①2kg的煤气完全燃烧放出的热量； ②水吸收的热量。 【答案】①2kg的煤气完全燃烧放出的热量为8.4×107J； ②水吸收的热量为2.1×107J。 【分析】①根据Q放＝mq求出2kg的煤气完全燃烧放出的热量； ②根据Q吸＝c水m水（t﹣t0）求出水吸收的热量。 【解答】解：①2kg的煤气完全燃烧放出的热量为： ； ②100kg的水从20℃升高到70℃吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣20℃）＝2.1×107J。 答：①2kg的煤气完全燃烧放出的热量为8.4×107J； ②水吸收的热量为2.1×107J。 【点评】本题考查热量的计算，主要有吸热公式和燃料完全燃烧放热公式的应用。 【练1】（2024秋•越秀区期末）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表是一些燃料的热值。下列选项正确的是（　　） 燃料 热值 燃料 热值 焦炭 3.0×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 酒精 3.0×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg A．0.5kg的汽油的热值是2.3×107J/kg B．热值为3.0×107J/kg的燃料一定是酒精 C．燃料越接近完全燃烧，燃料的热值就越大 D．0.5kg的汽油完全燃烧放出的热量是2.3×107J 【答案】D 【分析】（1）热值是燃料的一种特性，其大小与燃料的种类有关，而与其质量（体积）大小、燃烧程度无关； （2）同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同； （3）燃料的热值是一定值，是指1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧时放出的热量； （4）利用Q放＝mq计算汽油完全燃烧放出的热量。 【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，其大小与其质量大小无关；所以0.5kg的汽油的热值还是4.6×107J/kg，故A错误； B、由表中数据可知，焦炭和酒精的热值相同，为3.0×107J/kg，所以热值为3.0×107J/kg的燃料不一定是酒精，故B错误； C、燃料越接近完全燃烧，燃料燃烧放出的热量越多；1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫热值，燃料不完全燃烧时放出的热量不是热值，故C错误； D、0.5kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.5kg×4.6×107J＝2.3×107J，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了对热值特性的理解、燃料完全燃烧放热公式的应用，属于基础题目。 【练2】（2025•道里区校级开学）某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这些天然气完全燃烧放出的热量为　 　 J（q天然气＝3.2×107J/m3）；当固体被压缩时，分子间的距离变小，分子间的作用力表现为　 　 。 【答案】6.4×105；斥力。 【分析】（1）利用Q放＝Vq计算天然气完全燃烧放出的热量； （2）分子间存在引力，使得固体和液体能保持一定的体积，它们里面的分子不致散开，由于斥力的存在，使得分子已经离得很近的固体和液体很难进一步被压缩。 【解答】解：天然气完全燃烧放出的热量： Q放＝Vq天然气＝0.02m3×3.2×107J/m3＝6.4×105J； 组成物质的分子间存在引力和斥力；分子间间隙变大时，相互作用力表现为引力，所以固态难以被拉伸，分子间间隙变小时，分子间相互作用力表现为斥力，故固态难以被压缩。 故答案为：6.4×105；斥力。 【点评】本题考查热值和分子间作用力，难度不大，是对基础知识的考查。 【练3】（2025秋•九台区月考）利用太阳能热水器代替天然气来加热水，将质量为100kg初温为10℃的水加热到60℃，若不计热量损失，可节约多少立方米的天然气？[已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q天然气＝3.5×107J/m3] 【答案】可节约0.6m3的天然气。 【分析】知道水的质量、比热容和升高的温度，利用Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量； 根据题意可知天然气完全燃烧放出的热量，利用Q放＝Vq求出可节约天然气的体积。 【解答】解：水吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃﹣10℃）＝2.1×107J， 根据题意可知，如果用天然气燃烧加热水，天然气需要放出的热量： Q放＝Q吸＝2.1×107J， 由Q放＝Vq可知，需要完全燃烧天然气的体积： V0.6m3， 即可节约天然气的体积为0.6m3。 答：可节约0.6m3的天然气。 【点评】本题考查吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及热平衡方程的应用，难度不大。 ■重点03 提高热机效率的方法 1．热机效率低的原因： （1）燃料并未完全燃烧； （2）热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能； （3）由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量； （4）曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。 2．提高热机效率的主要途径 （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； （2）减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； （3）在热机设计和制造上，采用先进的技术； （4）保障良好的润滑，减少机械摩擦。 提高热机效率的主要途径：使燃料充分燃烧；尽量减少各种损失；在热机的设计和制造上，采用先进的技术；保证良好的润滑，减小摩擦阻力。 【例】（2025•南山区校级一模）如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 【答案】A 【分析】增大热机效率的方法：1.尽量减少各种热损失；2.使燃料完全燃烧，保持良好的润滑；3.减少摩擦损失的能量。 【解答】解：A．使用热值大的燃料，只是相同质量的燃料可以放出更多的能量，但是不能改变能量的转化率，不能提高热机的效率，故A符合题意； B．使燃料燃烧的更充分，可以提高能量的利用率，即提高热机效率，故B不符合题意； C．热机内部的摩擦是额外功产生的最主要的原因，减少摩擦可以提高热机效率，故C不符合题意； D．减少车本身的自重，可以减少轮胎与地面的摩擦，可以提高热机效率，故D不符合题意。 故选：A。 【点评】本题考查了增大热机效率的方法。 【练1】（2024秋•武侯区期末）有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判断一台柴油机的效率高低。下列判断方式不可靠的是（　　） A．观察尾气的颜色是否发黑 B．闻尾气中柴油味的浓淡 C．观察柴油机外观是否干净 D．感受排气管附近温度的高低 【答案】C 【分析】判断一台柴油机的节能效果，有经验的维修师，通过观察尾气的颜色是否发黑、闻尾气中柴油味的浓淡、感知排气管附近感受温度的高低等可以初步判断。 【解答】解：A、有经验的维修师，通过观察尾气的颜色是否发黑就可以初步判断一台柴油机的节能效果，发黑说明燃料燃烧不充分，这种判断方式可靠，故A不符合题意； B、有经验的维修师，通过闻尾气中柴油味的浓淡，就可以初步判断一台柴油机的节能效果，柴油味的浓说明燃料燃烧不充分，这种判断方式可靠，故B不符合题意； C、观察柴油机外观是否干净，不能判断一台柴油机的节能效果，这种判断方式不可靠，故C符合题意； D、有经验的维修师，通过用手置于排气管附近感受温度的高低，就可以初步判断一台柴油机的节能效果，感受温度高说明散失的热量多，这种判断方式可靠，故D不符合题意。 故选：C。 【点评】本题考查生活中判断热机效率的方法。 【练2】（2024秋•祁阳市期末）为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是（　　） A．尽量增加废气带走的热量 B．增加燃料的质量 C．尽量使燃料充分燃烧 D．汽缸用导热性更好的材料 【答案】C 【分析】在热机中，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，叫热机的效率； 提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气带走的热量。 【解答】解：为减少能源消耗，保护环境，须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是： A．尽量增加废气带走的热量，会增大能量的损失，降低热机效率，故A不符合题意； B．增加燃料的质量，燃料燃烧放出的热量和对外做的有用功会成比例增大，但是不能提升热机效率，故B不符合题意； C．尽量使燃料充分燃烧可以增大可以利用的能量，可以提升热机效率，故C符合题意； D．用导热性更好的材料做内燃机汽缸，会增大散热带走的热量，会增大能量的损失，降低热机效率，故D不符合题意。 故选：C。 【点评】本题综合考查了热机的效率，是一道生活中的物理题，有其实用价值，对公式的把握和运用是基础，只要读好题，总体来说本题难度不大。 【练3】（2024秋•平桥区期末）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．燃料完全燃烧放出的热量不可能全部用来做功 C．减少热损失对提高热机效率无影响 D．设法利用废气的能量也不能提高热机效率 【答案】B 【分析】热机的效率是用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。用来做有用功的那部分能量与废气带走的能量、散热消耗的能量、克服摩擦做功消耗的能量之和等于燃料完全燃烧释放的能量。据此分析选择。 【解答】解：A、热机工作时，不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，同时要散失大部分能量，所以热机效率一定小于1，故A错； B、燃料完全燃烧放出的热量，一部分要用来克服机械部件间的摩擦做额外功，要散失大部分，所以不可能全部用来做功转化为机械能，故B正确； C、减少热损失，可以减少额外功而提高热机效率，故C错； D、设法利用废气的能量，可以增大有用功，在消耗燃料相同时，可以提高热机效率，故D错。 故选：B。 【点评】本题考查了热机效率和提高热机效率的方法，要理解哪些是有效的能量、哪些是总能量，根据热机效率总小于1来体会提高热机效率的方法，进而得出节约能源的途径。 ■难点01 热机的效率及其计算 1．定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 2．计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 3．物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 4．热机工作时，能量损失不可避免，故热机效率总小于1。 5．常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 计算热机效率的步骤 （1）明确热机所做的有用功——； （2）明确燃料完全燃烧所释放的热量——或； （3）计算热机的效率——。 （4）利用热机效率的变形式可以求热机做的功—和燃料完全燃烧放出的热量—。 【例】（2025•越秀区校级二模）如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取4.5×107J/kg。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出4.5×108J的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 【答案】B 【分析】（1）热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关； （2）根据Q放＝mq得出完全燃烧10kg汽油放出的热量； （3）做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减少； （4）由能量流向图得出输出的有用功占总能量的比值，得出内燃机的效率。 【解答】解：A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B、完全燃烧10kg汽油放出的热量Q放＝mq＝10kg×4.5×107J/kg＝4.5×108J，故B正确； C、四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误；D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例：100%﹣33%﹣25%﹣7%＝35%，所以内燃机的效率为η＝35%，故D错误。 故选：B。 【点评】此题考查了热值、放热公式的认识、改变内能的方法以及热机的效率等，属于热学典型题目，难度不大。 【练1】（2024秋•文登区期末）下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（　　） A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 C．热值和热机效率都与外界条件无关 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 【答案】D 【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关； （2）热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。 【解答】解：A、热值是燃料的特性，只与热量的种类有关，与燃烧情况无关，故A错误； B、热值是燃料的特性，只与热量的种类有关，与放出热量的多少无关，故B错误； C、热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故C错误； D、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了学生对热值概念和热机效率的了解与掌握。 【练2】（2024秋•崇川区期末）如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列说法正确的是（　　） A．与丙相比，甲输出的机械能多，效率高 B．在输出相同的机械能时，乙比丙消耗更多的同种燃料 C．在消耗质量相同的同种燃料时，乙输出机械能与甲一样多 D．三部汽油机中，乙的效率最高 【答案】D 【分析】热机工作时，将内能转化为机械能，其效率大小等于热机输出的机械能与燃料完全燃烧释放的内能之比，表达式为：η100%。 【解答】解：如图所示，假设纵坐标轴的单位长度为1。 A、由公式η100%可得，甲的效率为：η甲 100%100%＝25%， 乙的效率为：η乙 100%100%＝50%， 丙的效率为η丙 100%100%＝25%， 可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故A错误，D正确； B、由图可知，在消耗燃料质量相同时，乙输出的机械能最多，故B错误； C、由图可知，在输出的机械能相同时，乙消耗的燃料最少，故C错误。 故选：D。 【点评】本题考查对热机效率定义的理解，关键是能从图示中获取知识解决问题，难度不大。 【练3】（2024秋•广元期末）如图所示为热机工作时的能量流向示意图，则热机的效率可以表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【分析】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。 【解答】解：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，结合能流图可知热机的效率为：η100%。 故选：B。 【点评】本题考查了热机效率概念的理解，属于基础题，难度不大。 ■难点02 热值、比热容和热机效率的综合计算 1．热值、比热容和热机效率的计算 分类 公式 燃料放热 Q放=qm（固体和液体燃料）或Q放=qV（常对气体燃料） 物体吸热 吸热公式 热机效率 或η100% 2．热机效率、热量计算思路 （1）明确燃料的热值、质量、是否完全燃烧。如果完全燃烧，直接根据Q放=qm（固体和液体燃料）或Q放=qV（常对气体燃料）计算燃烧释放的热量；如果未完全燃烧，题干会提供一个比率，记得乘以这个比率。 （2）明确吸热物体的比热容、质量和温度变化量，根据公式进行计算。然后根据吸热情况（完全吸热或不完全吸热），进行相关计算。 （3）结合热机的效率（或热效率、能量利用率等），计算待求量。 （1）物质吸热时，利用比热容的概念计算吸收的热量； （2）物质燃烧时，利用热值概念计算发出的热量； （3）根据热机效率的概念，计算待求物理量。 【例】（2025秋•江南区月考）杭州亚运会开幕式的主火炬首次创新使用零碳甲醇燃料，开创了世界先河。若完全燃烧0.2kg的零碳甲醇所释放出的热量，可以将质量为10kg的水升高60℃，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），零碳甲醇的热值约为3×107J/kg。求： （1）零碳甲醇完全燃烧产生的热量； （2）水所吸收的热量； （3）该主火炬的热效率。 【答案】（1）零碳甲醇完全燃烧产生的热量为6×106J； （2）水所吸收的热量为2.52×106J； （3）该主火炬的热效率为42%。 【分析】（1）根据Q放＝mq求出甲醇完全燃烧产生的热量； （2）根据Q吸＝c水mΔt求出水吸收的热量； （3）根据η求出该主火炬的热效率。 【解答】解：（1）零碳甲醇完全燃烧产生的热量： Q放＝qm甲醇＝3×107J/kg×0.2kg＝6×106J； （2）水所吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×60℃＝2.52×106J； （3）该主火炬的热效率为：η100%＝42%。 答：（1）零碳甲醇完全燃烧产生的热量为6×106J； （2）水所吸收的热量为2.52×106J； （3）该主火炬的热效率为42%。 【点评】本题考查热量的计算，主要有吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及热效率公式的应用。 【练1】（2025秋•高陵区月考）燃气灶新国标将一级能效热效率从63%提升至70%，将于2026年3月1日实施。如图所示，小明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率≥63%）。某次，在一标准大气压下，小明用新燃气灶将烧水壶内质量为2kg、初温为20℃的水恰好烧开（如图所示），通过对比烧水前后燃气表的数值，得知烧水消耗了0.03m3的天然气，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列说法正确的是（　　） A．烧水过程中，热量可能从低温的水传递到高温的壶底 B．0.03m3天然气完全燃烧放出的热量是1.2×105J C．水吸收的热量是6.72×106J D．商家存在虚假宣传 【答案】D 【分析】（1）热传递的条件：存在温度差，热量可以从高温物体传递到低温物体，或者从物体的高温部分传向低温部分； （2）根据Q放＝q天然气V求出天然气完全燃烧放出的热量； （3）根据Q吸＝c水m水（t﹣t0）求出水吸收的热量； （4）根据η求出该燃气灶热效率，据此分析。 【解答】解：A、热传递过程中，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，不可以从低温物体传递到高温物体，故A错误； B、天然气完全燃烧放出的热量为： Q放＝q天然气V＝4×107J/m3×0.03m3＝1.2×106J，故B错误； C、水吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，故C错误； D、该燃气灶热效率为：η100%＝56%＜63%，因此商家存在虚假宣传，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查热量的计算，主要有吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及热效率公式的应用。 【练2】（2025春•上饶期末）一辆汽车在平直的公路上匀速行驶了1.15×104m，消耗了2kg的汽油。汽车在行驶过程所受牵引力为2×103N，已知汽油的热值为4.6×107J/kg。求： （1）汽车的牵引力所做的功； （2）2kg汽油完全燃烧放出的热量； （3）这辆汽车发动机的热机效率。 【答案】（1）汽车的牵引力所做的功为2.3×107J； （2）2kg汽油完全燃烧放出的热量为9.2×107J； （3）这辆汽车发动机的热机效率为25%。 【分析】（1）根据W＝Fs求出汽车的牵引力所做的功； （2）根据Q放＝mq求出2kg汽油完全燃烧放出的热量； （3）根据η100%求出这辆汽车发动机的热机效率。 【解答】解：（1）汽车的牵引力所做的功为： W＝Fs＝2×103N×1.15×104m＝2.3×107J； （2）2kg汽油完全燃烧放出的热量为： Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J； （3）这辆汽车发动机的热机效率为： η100%100%＝25%。 答：（1）汽车的牵引力所做的功为2.3×107J； （2）2kg汽油完全燃烧放出的热量为9.2×107J； （3）这辆汽车发动机的热机效率为25%。 【点评】本题考查了热机效率、功和热量的计算，属于基本公式的应用。 【练3】（2025秋•黄浦区校级月考）某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。试求： （1）这段时间该热水器中的水吸收的热量； （2）如果这段时间内该热水器的效率是30%，则热水器接收到太阳辐射的热量是多少？ （3）若用煤燃烧来提供所需的热量，需完全燃烧多少千克煤？（假设热量全部被水吸收，煤的热值为3.5×107J/kg） 【答案】（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×106J； （2）热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J； （3）若用煤燃烧来提供所需的热量，需完全燃烧0.24kg煤。 【分析】（1）根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量； （2）根据效率公式求出热水器接收到太阳辐射的热量； （3）根据Q放＝mq求出需要完全燃烧煤的质量。 【解答】解：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量：； （2）由效率公式可知，热水器接收到太阳辐射的热量：； （3）假设热量全部被水吸收，若用煤燃烧来提供所需的热量，则， 由Q放＝mq可知，需完全燃烧煤的质量：。 答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量为8.4×106J； （2）热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J； （3）若用煤燃烧来提供所需的热量，需完全燃烧0.24kg煤。 【点评】本题考查比热容公式、效率公式以及燃料完全燃烧放热公式的灵活运用，难度不大。 学科网（北京）股份有限公司 $