14.3 热机的效率 同步知识点对点讲义 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

本讲义聚焦“热机的效率”核心知识点，系统梳理燃料分类、燃烧能量转化，通过实验探究引出热值定义、公式及计算，进而过渡到热机效率的概念、公式、能量损失分析及提高途径，构建完整的能量观念学习支架。 该资料以科学探究为特色，设计燃料燃烧对比实验培养证据意识，结合生活实例和中考真题强化物理观念应用，融入科技史与环保内容提升科学态度与责任。课中辅助实验教学，课后助力学生巩固练习，有效查漏补缺。

第3节 热机的效率 · 导入 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。热机中燃料燃烧释放的能量能被完全利用吗？ 图14.3-1 热机 答：不能。废气会带走很多热量，机械克服摩擦也会消耗大量能量，还有部分热量直接散失掉了。 · 知识点对点 知识1 燃料的热值☆ 项目 内容 燃料 （1）燃料的种类（分类标准时燃料的状态）：固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等。如图14.3-2所示 固体燃料煤炭燃烧 液体燃料酒精燃烧 气体燃料天然气燃烧 图14.3-2 几种燃料 （2）燃料燃烧时能量的转化：化学能转化为内能。 实验：燃料燃烧放热的本领 提出问题 完全燃烧相同质量的不同燃料，它们放出的热量相等吗？ 猜想与假设 因为燃料不同，所以它们放出的热量不相等。 设计与进行实验 如图所示，用天平分别测量出质量均为10g的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量和温度均相同的水（约200g）的两个相同烧杯加热，使酒精和碎纸片充分燃烧。记下两温度计示数的变化情况。酒精 图14.3-3 几种燃料 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 水温的变化/℃ 10g酒精 20 55 35 10g碎纸片 20 34 14 实验分析 由实验数据可知，用10g酒精加热，水温升高得多，而用10g碎纸片加热，水温升高得少。说明质量相等的酒精充分燃烧放出的热量比碎纸片多。 探究归纳 质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 类别 固体液体燃料 拓展气体燃料 定义 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，用字母q表示。 某种燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。 公式 变形公式 Q放=mq 变形公式 Q放=Vq 单位 焦每千克，符号：J/kg； 焦每立方米，符号J/m3。 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。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量。 燃料燃烧放出热量的计算 Q放=mq Q放-表示燃料完全燃烧时放出的热量，单位：J m-表示燃料的质量，单位：kg q-表示燃料的热值，单位：J/kg Q放=Vq Q放-表示燃料完全燃烧时放出的热量，单位：J V-表示燃料的体积，单位：m3 q-表示燃料的热值，单位：J/m3 小资料 表14.3-1 一些燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木材 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×107J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 拓展 科学·技术·社会·环境 蒸汽机 蒸汽轮机 内燃机 空气喷气发动机 生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用，后来许多人对它不断改进，其中贡献最大的是英国人瓦特，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。 这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。斯蒂芬森以此为基础最先研制了的“火箭号”蒸汽机车。 电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需要。大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，使蒸汽轮机转动。 交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机有汽油机、柴油机两大类。 汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机运行时不需要携带很多水和煤，不但轻便，效率也提高了很多。内燃机的出现和不断改进，对交通运输事业的现代化起到了决定性的作用。 早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用空气喷气发动机，它需要用大气中的氧气来助燃，向后喷出高速气体，从而获得前进的动力。 火箭上使用的喷气发动机自带燃料和氧化剂，工作时不需要空气，可以在大气层外工作。 在“中国航天之父”钱学森的带领下，一代代中国航天人不断发展火箭技术，将人造卫星、宇宙飞船、空间站等送入太空，使我国成为航天强国。 · 例题 考点：燃料燃烧时的能量转化 1．（2025秋•江海区期末）·【易】古井烧鹅以荔枝木炭火慢烤而成，香气四溢、皮脆肉嫩。关于烧鹅烤制过程中涉及的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．烤鹅时鹅肉温度升高，含有的热量越来越多 B．鹅皮变得酥脆，是因为高温下蛋白质分子发生了扩散现象 C．闻到浓郁的香味，说明分子之间有间隙 D．木炭燃烧时将化学能转化为光能和内能 【答案】D 【解答】解：A．热量是过程量，不能说含有的热量，只能说“吸收”或“放出”热量，烤鹅时鹅肉温度升高，吸收的热量增加，故A错误； B．鹅皮变得酥脆，是因为高温下水分蒸发，蛋白质分子发生了化学变化，与分子扩散现象无关，故B错误； C．闻到浓郁的香味，是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故C错误； D．木炭燃烧时发光和发热，将化学能转化为光能和内能，故D正确。 故选：D。 考点：燃料热值的影响因素 2．（2026•化州市一模）·【较易】煲白菜鱼头的过程中，小华看到锅边冒出“白气”，并闻到香味，下列说法正确的是（　　） A．“白气”是汽化形成的水蒸气 B．燃烧过程中天然气热值不断减小 C．闻到香味是因为分子在不停地做无规则的运动 D．加大火力可以加快汤沸腾，这是因为提高了汤的沸点 【答案】C 【解答】解：A．“白气”是水蒸气液化形成的小水滴，故A错误； B．燃烧过程中天然气质量减小，但热值不变，故B错误； C．闻到香味是扩散现象，说明分子在不停地做无规则的运动，故C正确； D．加大火力可以加快汤沸腾，但汤的沸点并没有提高，故D错误。 故选：C。 考点：固体和液体的热值计算 3．（2026•惠东县二模）·【较易】围炉煮茶是休闲活动，茶在炉上煮时，可以闻到淡淡的茶香味，这是　扩散　 现象。慢火熬制，直至茶水沸腾，这是通过　热传递　 （选填“做功”或“热传递”）使其内能增大，若煮茶时完全燃烧了0.1kg的木炭，则放出的热量是　3.4×106 J（木炭的热值q木＝3.4×107J/kg）。 【答案】扩散；热传递；3.4×106。 【解答】解：茶在炉上煮时，可以闻到淡淡的茶香味，这是分子在不停地做无规则运动，即扩散现象； 茶水的温度升高，内能增大，这是因为茶水从外界吸收热量，通过热传递的方式改变了茶水的内能； 若煮茶时完全燃烧了0.1kg的木炭，则放出的热量是Q放＝mq木＝0.1kg×3.4×107J/kg＝3.4×106J。 故答案为：扩散；热传递；3.4×106。 考点：气体的热值计算 4．（2026•兴宁市模拟）·【较易】某家庭用燃气热水器将质量为50kg，温度为20℃的自来水加热到40℃，消耗的天然气体积为0.2m3，则天然气完全燃烧放出的热量为　8×106 J，水吸收的热量为　4.2×106 J，该热水器的热效率为　52.5%　 。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3] 【答案】8×106；4.2×106；52.5%。 【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.2m3×4×107J/m3＝8×106J； （2）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J； （3）燃气灶的效率：η100%100%＝52.5%。 故答案为：8×106；4.2×106；52.5%。 考点：比较不同燃料的热值大小 5．（2025秋•珠海校级期中）·【易】如题图是“比较不同燃料热值”的实验装置，下列关于该实验的说法正确的是（　　） A．实验时燃料的质量应相等 B．实验时烧杯内水的质量不需要相等 C．可以根据加热时间来比较燃料燃烧时放出热量的多少 D．除了图中所示的测量器材，还要用到天平和停表 【答案】A 【解答】解：ABC．比较不同燃料热值的大小，需要使两种燃料的质量相同，烧杯中水的质量相同，使两种燃料完全燃烧，比较两烧杯中温度计上升的示数，温度升高的越高，说明该烧杯内吸收的热量越多，该燃料释放的热量就越多，热值就越大。故A符合题意，BC不符合题意； D．实验中只要两种不同燃料全部燃烧完即可，不需要用到停表，故D不符合题意。 故选：A。 知识2 热机的效率☆ 项目 内容 情景举例 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要少，而且有效利用的热量又比放出的热量要少。例如用煤烧水，有效利用的热量只是被水吸收的热量，高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失了。 通常锅炉的燃料利用率比较低，因此在节约能源上有很大的改造潜力。例如，对于取暖用的小型锅炉，如果把煤磨成煤粉或煤粒，以加大煤与氧气的接触面积，再把空气吹进炉膛，就会比煤块燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 图14.3-4 燃料燃烧能量分布 热效率 （1）定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。 （2）公式： （3）提高锅炉热效率的方法： ①把煤磨成煤粉或煤粒，增大与氧气的接触面积。 ②把空气吹进炉膛，增大送氧量。 热机能量流向示意图 图14.3-5 燃料化学能的转化 对于热机而言，燃料燃烧释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。 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 变形公式 变形公式 Q有用－热机对外做的有用功－单位-J Q放－燃料完全燃烧放出的能量－单位-J Q有用－用来做有用功的能量－单位-J Q放－燃料完全燃烧放出的能量－单位-J 物理意义 是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 一些热机的效率 瓦特蒸汽机的效率6% ~ 15% 汽油机的效率20～40% 喷气发动机的效率50～60% 辨析 热机效率 热机功率 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 单位时间内所做的功 物理意义 反映热机对能量的利用率 反应热机做功的快慢 定义式 热机效率低的原因 （1）燃料很难完全燃烧； （2）尾气会带走大量的能量； （3）克服摩擦做功需要消耗能量； （4）机械传热会损耗能量。 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）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量； （4）在热机的设计和制造上，采用先进的技术。 废气能量的利用 在热机的能量损失中，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。例如，热电站就是人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热的，这种既供电又供热的热电站可以大大提高燃料的利用率。 拓展 几种热效率总结 ①烧水效率 ②热机效率 ③电热效率 ④油电混合 ⑤电车效率 · 例题 考点：热机的效率公式与计算 6．（2025秋•花都区期中）·【较易】如图是甲、乙两汽油机某段时间内的能量流向图，此过程两者相比，乙汽油机（　　） A．效率低 B．汽油完全燃烧释放的能量少 C．消耗的汽油质量大 D．汽油的热值大 【答案】B 【解答】解：A．由甲、乙两汽油机某段时间内的能量流向图可知，甲汽油机燃料完全燃烧释放的总能量＝机械能+损失能量＝3000J+9000J＝12000J；乙汽油机燃料完全燃烧释放的总能量＝机械能+损失能量＝3000J+7000J＝ 10000J；热机效率η； 甲汽油机的效率η甲25%；乙汽油机的效率η乙30%，因此乙汽油机的效率更高，故A错误； B．甲汽油机汽油完全燃烧释放的能量是12000J，乙汽油机汽油完全燃烧释放的能量是10000J，所以乙汽油机汽油完全燃烧释放的能量更少，故B正确； C．燃料完全燃烧释放的能量Q放＝mq，消耗的汽油质量m，乙汽油机汽油完全燃烧释放的能量更少，所以乙汽油机消耗汽油的质量更小，故C错误； D．汽油的热值是燃料的特性，甲、乙汽油机用的是同种汽油，所以汽油的热值相同，故D错误。 故选：B。 考点：热机的效率的概念（共2小题） 7．（2025秋•深圳期末）·【易】关于各个类型的热机，下列说法正确的是（　　） A．在蒸汽机中，蒸气在气缸中推动活塞的过程相当于内燃机压缩冲程 B．柴油机工作时，柴油无法完全燃烧，因此柴油的热值会减小 C．汽轮机工作原理是将内能转化为机械能 D．尽可能减小热机的各个部件之间的摩擦，热机的效率可能会达到100% 【答案】C 【解答】解：A．蒸汽机中蒸气推动活塞做功，是内能转化为机械能，对应内燃机的做功冲程；而压缩冲程是机械能转化为内能，二者能量转化方向相反，故A错误； B．热值是燃料本身的特性，只由燃料种类决定，与质量、燃烧程度无关，柴油即使不完全燃烧，热值也不会减小，故B错误； C．汽轮机利用高温高压蒸汽推动叶轮旋转，将蒸汽的内能转化为机械能，这是其核心工作原理，故C正确； D．热机工作时不可避免存在能量损耗（如废气带走热量、机械摩擦等），效率永远无法达到 100%，故D错误。 故选：C。 8．（2025秋•福田区校级期中）·【易】在一次车辆保养中，维修师傅通过电脑检测并生成了一份当前发动机的能量流向分析报告，报告以扇形统计图的形式呈现，如图所示。可知其热机效率是（　　） A．8% B．29% C．30% D．33% 【答案】C 【解答】解：结合图可知热机效率是热机效率是30%。 故选：C。 考点：常见热机的效率 9．（2025秋•南沙区期末）·【较易】如图所示为某单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．该汽油机效率可以达到100% B．甲冲程是压缩冲程 C．一个完整工作循环的顺序是：乙、丁、甲、丙 D．丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能 【答案】C 【解答】解：A、任何机器的都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故A错误； BC、甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程； 乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程； 丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程； 丁图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程； 所以一个完整的工作循环顺序是：乙丁甲丙，故C正确，B错误； D、丁冲程是压缩冲程，发生的能量转化为机械能转化为内能，故D错误。 故选：C。 考点：燃料燃烧释放的能力的流向 10．（2025秋•佛山月考）·【较易】如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（　　） A．25% B．65% C．40% D．35% 【答案】D 【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，由图可知该内燃机的热机效率是：η＝100%﹣（25%+40%）＝35%，故D正确。 故选：D。 · 小结 · 14.3 热机的效率 · 一、燃料 · 1.分类：气体燃料、液体燃料、固体燃料 · 2.燃料燃烧时能量转化：化学能转化为内能 · 二、热值 · 1.定义：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，用字母q表示。 · 2.公式： · 3.单位：焦每千克，符号：J/kg。 · 4.燃料放热公式：Q放=mq · 三、热机的效率 · 1.定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。 · 2.公式：；字母： · 3.热机的损失 · 4.提高热机效率的途径：充、减、保、先 · 中考真题 考点：燃料热值的影响因素 1．（2026•遂宁）·【易】被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（　　） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 【答案】B 【解答】解：A、热值是燃料是属性，煤炭燃烧时，质量减小，但热值不变，故A错误； B、物质的分子在永不停息地做无规则的运动，透出香气是扩散现象，说明分子在运动，故B正确； C、文火慢炒是利用火加热，通过热传递改变内能，翻炒是防止受热不均匀，故C错误； D、液体沸腾时吸热温度保持不变，羹在沸腾时吸热，温度不变，故D错误。 故选：B。 考点：固体和液体的热值计算 2．（2025•黑龙江）·【较易】质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 　相同　 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 　50　 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】相同；50 【解答】解：（1）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关，所以质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值相同； （2）酒精完全燃烧放出的热量： Q放＝m1q＝0.42kg×3.0×107J/kg＝1.26×107J； 由题知，Q吸＝Q放＝1.26×107J， 由Q吸＝cmΔt得水的质量： m250kg。 故答案为：相同；50。 考点：燃料燃烧时的能量转化 3．（2024•包头）·【较易】如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。对该过程分析正确的是（　　） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 【答案】D 【解答】解：A、蜡烛燃烧过程中把化学能转化为内能，故A错误； B、香薰液吸收热量、内能增加，是通过热传递增加内能，故B错误； C、香薰液吸热，由液态变为气态，是汽化现象，故C错误； D、两物质在相互接触时，发生分子彼此进入对方的现象称为扩散，香气弥漫是扩散现象，故D正确。 故选：D。 考点：气体的热值计算 4．（2025•西宁）·【中档】小宁家自来水温度为20℃，他把燃气热水器的温度设定为40℃，洗澡时用了20kg的热水。这些水吸收的热量是 　1.68×106 J；若加热效率为84%，则需要完全燃烧 　0.05　 m3的天然气[c水＝4.2×103J/（kg•℃）、q天然气＝4.0×107J/m3]。 【答案】1.68×106；0.05。 【解答】解：（1）水从热水器中吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（40℃﹣20℃）＝1.68×106J； （2）由题知，Q吸＝Q放×84%， 天然气完全燃烧释放热量： Q放2×106J， 由Q放＝mq得需要天然气的质量： m0.05m3。 故答案为：1.68×106；0.05。 考点：热机的效率公式与计算 5．（2025•广安）·【中档】“五・一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为1.38×106J。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率η。 【答案】（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J； （3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。 【解答】解：（1）汽车通过隧道的平均速度为：； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为：； （3）汽车通过隧道发动机的效率为：。 答：（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J； （3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。 考点：热机的效率的概念 6．（2024•牡丹江）·【较易】关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 【答案】C 【解答】解： A、蒸汽机属于热机，故A错误； B、因为额外功和热量散失是不可避免的，所以无论怎样改良，柴油机的效率也不可能达到100%，故B错误； C、汽油机工作时，会闻到汽油味，属于扩散现象，故C正确； D、内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能，故D错误。 故选：C。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 热机的效率 · 导入 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。热机中燃料燃烧释放的能量能被完全利用吗？ 图14.3-1 热机 · 知识点对点 知识1 燃料的热值☆ 项目 内容 燃料 （1）燃料的种类（分类标准时燃料的状态）：固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等。如图14.3-2所示 固体燃料煤炭燃烧 液体燃料酒精燃烧 气体燃料天然气燃烧 图14.3-2 几种燃料 （2）燃料燃烧时能量的转化：化学能转化为内能。 实验：燃料燃烧放热的本领 提出问题 完全燃烧相同质量的不同燃料，它们放出的热量相等吗？ 猜想与假设 因为燃料不同，所以它们放出的热量不相等。 设计与进行实验 如图所示，用天平分别测量出质量均为10g的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量和温度均相同的水（约200g）的两个相同烧杯加热，使酒精和碎纸片充分燃烧。记下两温度计示数的变化情况。 图14.3-3 几种燃料 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 水温的变化/℃ 10g酒精 20 55 35 10g碎纸片 20 34 14 实验分析 由实验数据可知，用10g酒精加热，水温升高得多，而用10g碎纸片加热，水温升高得少。说明质量相等的酒精充分燃烧放出的热量比碎纸片多。 探究归纳 质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 类别 固体液体燃料 拓展气体燃料 定义 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，用字母q表示。 某种燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。 公式 变形公式 Q放=mq 变形公式 Q放=Vq 单位 焦每千克，符号：J/kg； 焦每立方米，符号J/m3。 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。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量。 燃料燃烧放出热量的计算 Q放=mq Q放-表示燃料完全燃烧时放出的热量，单位：J m-表示燃料的质量，单位：kg q-表示燃料的热值，单位：J/kg Q放=Vq Q放-表示燃料完全燃烧时放出的热量，单位：J V-表示燃料的体积，单位：m3 q-表示燃料的热值，单位：J/m3 小资料 表14.3-1 一些燃料的热值 燃料 热值 燃料 热值 干木材 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×107J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 拓展 科学·技术·社会·环境 蒸汽机 蒸汽轮机 内燃机 空气喷气发动机 生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用，后来许多人对它不断改进，其中贡献最大的是英国人瓦特，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。 这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。斯蒂芬森以此为基础最先研制了的“火箭号”蒸汽机车。 电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需要。大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，使蒸汽轮机转动。 交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机有汽油机、柴油机两大类。 汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机运行时不需要携带很多水和煤，不但轻便，效率也提高了很多。内燃机的出现和不断改进，对交通运输事业的现代化起到了决定性的作用。 早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用空气喷气发动机，它需要用大气中的氧气来助燃，向后喷出高速气体，从而获得前进的动力。 火箭上使用的喷气发动机自带燃料和氧化剂，工作时不需要空气，可以在大气层外工作。 在“中国航天之父”钱学森的带领下，一代代中国航天人不断发展火箭技术，将人造卫星、宇宙飞船、空间站等送入太空，使我国成为航天强国。 · 例题 考点：燃料燃烧时的能量转化 1．（2025秋•江海区期末）·【易】古井烧鹅以荔枝木炭火慢烤而成，香气四溢、皮脆肉嫩。关于烧鹅烤制过程中涉及的物理现象，下列说法正确的是（　　） A．烤鹅时鹅肉温度升高，含有的热量越来越多 B．鹅皮变得酥脆，是因为高温下蛋白质分子发生了扩散现象 C．闻到浓郁的香味，说明分子之间有间隙 D．木炭燃烧时将化学能转化为光能和内能 考点：燃料热值的影响因素 2．（2026•化州市一模）·【较易】煲白菜鱼头的过程中，小华看到锅边冒出“白气”，并闻到香味，下列说法正确的是（　　） A．“白气”是汽化形成的水蒸气 B．燃烧过程中天然气热值不断减小 C．闻到香味是因为分子在不停地做无规则的运动 D．加大火力可以加快汤沸腾，这是因为提高了汤的沸点 考点：固体和液体的热值计算 3．（2026•惠东县二模）·【较易】围炉煮茶是休闲活动，茶在炉上煮时，可以闻到淡淡的茶香味，这是　 　 现象。慢火熬制，直至茶水沸腾，这是通过　 　 （选填“做功”或“热传递”）使其内能增大，若煮茶时完全燃烧了0.1kg的木炭，则放出的热量是　 　 J（木炭的热值q木＝3.4×107J/kg）。 考点：气体的热值计算 4．（2026•兴宁市模拟）·【较易】某家庭用燃气热水器将质量为50kg，温度为20℃的自来水加热到40℃，消耗的天然气体积为0.2m3，则天然气完全燃烧放出的热量为　 　 J，水吸收的热量为　 　 J，该热水器的热效率为　 　 。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4×107J/m3] 考点：比较不同燃料的热值大小 5．（2025秋•珠海校级期中）·【易】如题图是“比较不同燃料热值”的实验装置，下列关于该实验的说法正确的是（　　） A．实验时燃料的质量应相等 B．实验时烧杯内水的质量不需要相等 C．可以根据加热时间来比较燃料燃烧时放出热量的多少 D．除了图中所示的测量器材，还要用到天平和停表 知识2 热机的效率☆ 项目 内容 情景举例 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要少，而且有效利用的热量又比放出的热量要少。例如用煤烧水，有效利用的热量只是被水吸收的热量，高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失了。 通常锅炉的燃料利用率比较低，因此在节约能源上有很大的改造潜力。例如，对于取暖用的小型锅炉，如果把煤磨成煤粉或煤粒，以加大煤与氧气的接触面积，再把空气吹进炉膛，就会比煤块燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 图14.3-4 燃料燃烧能量分布 热效率 （1）定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。 （2）公式： 字母表示： （3）提高锅炉热效率的方法： ①把煤磨成煤粉或煤粒，增大与氧气的接触面积。 ②把空气吹进炉膛，增大送氧量。 热机能量流向示意图 图14.3-5 燃料化学能的转化 对于热机而言，燃料燃烧释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。 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 变形公式 变形公式 Q有用－热机对外做的有用功－单位-J Q放－燃料完全燃烧放出的能量－单位-J Q有用－用来做有用功的能量－单位-J Q放－燃料完全燃烧放出的能量－单位-J 物理意义 是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 一些热机的效率 瓦特蒸汽机的效率6% ~ 15% 汽油机的效率20～40% 喷气发动机的效率50～60% 辨析 热机效率 热机功率 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 单位时间内所做的功 物理意义 反映热机对能量的利用率 反应热机做功的快慢 定义式 热机效率低的原因 （1）燃料很难完全燃烧； （2）尾气会带走大量的能量； （3）克服摩擦做功需要消耗能量； （4）机械传热会损耗能量。 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）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量； （4）在热机的设计和制造上，采用先进的技术。 废气能量的利用 在热机的能量损失中，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。例如，热电站就是人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热的，这种既供电又供热的热电站可以大大提高燃料的利用率。 拓展 几种热效率总结 ①烧水效率 ②热机效率 ③电热效率 ④油电混合 ⑤电车效率 · 例题 考点：热机的效率公式与计算 6．（2025秋•花都区期中）·【较易】如图是甲、乙两汽油机某段时间内的能量流向图，此过程两者相比，乙汽油机（　　） A．效率低 B．汽油完全燃烧释放的能量少 C．消耗的汽油质量大 D．汽油的热值大 考点：热机的效率的概念（共2小题） 7．（2025秋•深圳期末）·【易】关于各个类型的热机，下列说法正确的是（　　） A．在蒸汽机中，蒸气在气缸中推动活塞的过程相当于内燃机压缩冲程 B．柴油机工作时，柴油无法完全燃烧，因此柴油的热值会减小 C．汽轮机工作原理是将内能转化为机械能 D．尽可能减小热机的各个部件之间的摩擦，热机的效率可能会达到100% 8．（2025秋•福田区校级期中）·【易】在一次车辆保养中，维修师傅通过电脑检测并生成了一份当前发动机的能量流向分析报告，报告以扇形统计图的形式呈现，如图所示。可知其热机效率是（　　） A．8% B．29% C．30% D．33% 考点：常见热机的效率 9．（2025秋•南沙区期末）·【较易】如图所示为某单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．该汽油机效率可以达到100% B．甲冲程是压缩冲程 C．一个完整工作循环的顺序是：乙、丁、甲、丙 D．丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能 考点：燃料燃烧释放的能力的流向 10．（2025秋•佛山月考）·【较易】如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（　　） A．25% B．65% C．40% D．35% · 小结 · 14.3 热机的效率 · 一、燃料 · 1.分类：气体燃料、液体燃料、固体燃料 · 2.能量转化：燃料燃烧过程中化学能转化为内能 · 二、热值 · 1.定义：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，用字母q表示。 · 2.公式： · 3.单位：焦每千克，符号：J/kg。 · 4.燃料放热公式：Q放=mq · 三、热机的效率 · 1.定义：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做热效率。 · 2.公式：；字母： · 3.热机的损失 · 4.提高热机效率的途径：充、减、保、先 · 中考真题 考点：燃料热值的影响因素 1．（2026•遂宁）·【易】被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（　　） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 考点：固体和液体的热值计算 2．（2025•黑龙江）·【较易】质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 　 　 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 　 　 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 考点：燃料燃烧时的能量转化 3．（2024•包头）·【较易】如图所示是一个香薰炉，点燃炉内蜡烛加热香薰液，一会儿，房间内充满了香气。对该过程分析正确的是（　　） A．蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B．香薰液通过做功增加内能 C．香薰液吸热升华变成香气 D．香气弥漫是扩散现象 考点：气体的热值计算 4．（2025•西宁）·【中档】小宁家自来水温度为20℃，他把燃气热水器的温度设定为40℃，洗澡时用了20kg的热水。这些水吸收的热量是 　 　 J；若加热效率为84%，则需要完全燃烧 　 　 m3的天然气[c水＝4.2×103J/（kg•℃）、q天然气＝4.0×107J/m3]。 考点：热机的效率公式与计算 5．（2025•广安）·【中档】“五・一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为1.38×106J。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率η。 考点：热机的效率的概念 6．（2024•牡丹江）·【较易】关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $