下载文档原格式
14.2 热机的效率【高频考点】热机效率的计算（难点）【典例】一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3 000 r/min ，则1 s 对外做功 次，若其效率为30%，完全消耗100 g 汽油，对外做功 J 。
若水箱中5 kg 水由20 °C 升高到 100 °C ，水吸收 J 热量。
q 汽油=4. 6×107 J /kg ，c 水=4.2×103 J/（kg·°C ）]【规律总结】❶燃料的热值反映了不同燃料在“完全燃烧”时放出的热量不同，“完全燃烧”的含义是烧完、 烧尽某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与其质量之比才等于这种燃料的热值。
同种燃料的热值不变。
热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，它只与燃料的 种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。
❷燃料燃烧时放出热量的公式是：Q =qm 或 Q =qV 。
若是气体燃料，且其热值单位是J/m 3，则计算燃料完全燃 烧放出的热量时用Q=Vq 。
其中V 的单位是m 3，Q 放的单位是J 。
❸燃料在燃烧过程中不可能完 全燃烧，燃烧时释放的内能也不可能被完全利用，热机效率公式η=总有用Q Q ×100%或总有用Q W ×100%。
【易错警示】由燃料完全燃烧放出热量的计算公式Q=mq 变形可得 q =Q/m 。
注意公式中每个物理量都有其特殊的物理意义，而不是纯粹的数学关系，不能错误地认为q 与Q 成正比，与m 成反比。
燃料的热值是燃料的特性之一，它只与燃料的种类有关。
同种燃料的热值是一个不变量，与燃料有无完全燃烧、燃料的质量等无关。
【新知梳理】❶热机工作时将 能转化为 能。
❷某种燃料 燃烧时 与所用该 叫做这种燃料的热值，用字母 表示。
在国际单位制中，热值的单位是 ，符号是 ，读作 ；对于气体而言，还 经常用 来表示热值的单位，符号是 ，读作 。
❸热值反映了燃料燃烧时的放热大小，例如：木炭的热值为3. 4×107 J/kg ，其物理意义是：1 kg 的木炭在完全燃烧时所放出的热量是 J 。
第2节热机的效率基础知识·细解读知识点一燃料的热值【重点+难点】1.燃料燃烧时的能量转化燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放出来，加热物体，转变成物体的内能，即化学能转化为内能。
2.燃料的热值(1)定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，热值用字母q表示。
(2)单位：焦每千克，符号是J／kg。
(3)物理意义表示燃料燃烧时放热的本领。
(4)理解热值的定义时注意三个关键词①某种燃料②完全燃烧③与其质量之比热值是个比值，它与释放的热量和质量无关，仅与燃料的种类有关。
生活物理不同燃料燃烧的效果图为一个家庭若只用某种燃料做饭时，该燃料一个月的用量，由图可知获得相同热量，需要的各种燃料的质量不同。
燃料的热值只与燃料的种类有关。
物理脱口秀 热值燃料特性日热值， 物理意义要理清。
质量体积不管用， 大小只由种类定。
3. 燃料燃烧的简单计算根据热值的定义我们可以推导出质量为m (或体积为V)的某种燃料完全燃烧时放出的热量的计算公式。
(1)固体和液体(2)气体【注意】(1)运算时单位一定要统一!(2)只有燃料完全燃烧时，才能用qm Q =或qV Q =进行计算。
【例1】 (山东日照中考)1 kg 铀全部裂变，释放的能量不低于2 000 t 煤完全燃烧时释放的能量。
已知煤的热值为3.0×107J ／kg ，那么1.2 k 铀全部裂变，释放的能量至少为 J 。
解析：1.2 kg 铀对应的煤的质量为m=1.2×2000 t=2400t 一2.4×106。
2.4×106kg 煤完全燃烧释放的能量为J J mq Q 1376102.7kg /103.0kg 104.2⨯=⨯⨯⨯==。
答案：7.2×1013 提醒mQq =的含义 由热值的定义得到mQq =。
注意公式中每个物理量都有其特殊的物理意义，不能错误地认为q 与Q 成正比，与m 成反比。
专题3：热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算是中考中热学部分常考的知识点，侧重考查对热值、热量、比热容的理解及相关计算，能有效的考查对相关概念的理解，也能考查学生的计算能力。
一、热值、热量、比热容及其热机效率的理解1、热量与温度、内能的区别：热量与温度、内能的联系：2、热值和比热容、热机效率：二、热值、热量、比热容及其热机效率的计算1、利用比热容计算热量：Q= c mΔt表示温度的变化量，单位是℃，表示质量，单位是kg表示比热容，单位是J（kg·℃）表示热量，单位是J（1）升温时Δt=t-t0，降温时Δt= t0-t，审题时一定要看清是“升高了”还是“升高到”，“升高了”已知的是Δt，“升高到”已知的是“t”。
（t表示末温，t0表示初温）。
（2）在求水的末温时，需先求Δt，注意在一标准大气压下，水最高温度达到100℃。
（3）热量的多少与比热容c、质量m、和温度变化都有关系，而比热容与热量Q、质量m、和温度变化都无关，注意二者的区别。
（4）当某种物质降温放出热量时用Q放=cmΔt，而不能用燃料燃烧放出热量Q放=mq，一定要注意二者的区别。
（5）利用变形公式可以计算: ①质量：Q m c t=∆； ②温度变化，进而求初温或末温：Q t cm∆=。
2、利用热值计算热量公式：Q=mq 或Q=qV(气体)（1）对于气体燃料燃烧放出热量的计算公式，是用Q=mq 还是Q=qV ，取决于q 的单位是J/kg 还是J/m 3或J/L 。
（2）燃料燃烧放出热量的多少由燃料的质量（或体积）、热值的大小以及燃烧情况有关，而热值与热量Q 、质量m （或V ）无关，注意二者的区别。
3、热机效率的计算：100%W Q η=⨯有用放（1）热机所做的有用功往往是热机对外的牵引力F 使得热机在水平方向上通过一定的距离s ，当匀速运动时，牵引力F 与阻力f 相等，于是有W 有用=Fs=fs ； （2）Q放是燃料燃烧放出的热量Q 放=mq 或Q 放=Vq ，所以热机效率公式可变形为：100%100%W fs Q mq η=⨯=⨯有用放或100%100%W fsQ Vqη=⨯=⨯有用放。
14.2 热机的效率1．燃料的热值(1)燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储藏在燃料中的化学能被释放，转变成周围物体的内能。
因此，燃料燃烧过程是化学能转化成内能的过程。
(2)物理意义：燃料的热值是反映燃料放热本领大小的物理量，热值越大，说明燃料的放热本领越大。
(3)定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
(4)定义式：q ＝Qm，其中q 表示燃料的热值，Q 表示燃料完全燃烧放出的热量，m 表示燃料的质量。
(5)单位：焦/千克，读作焦每千克，用符号J/kg 表示。
(6)燃料的热值表一些燃料的热值 干木柴 约1.2×107J·kg －1柴油 4.3×107 J·kg －1烟煤 约2.9×107J·kg－1煤油 4.6×107 J·kg －1无烟煤约3.4×107J·kg－1汽油4.6×107J·kg －1焦炭 3.0×107J·kg －1氢 1.4×108J·kg －1木炭 3.4×107 J·kg －1 煤气 约3.9×107 J·m －3酒精 3.0×107 J·kg －1 沼气 1.9×107 J·m －3①热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。
②在常见的燃料中，氢的热值最大，常用于火箭。
③液体燃料的热值比固体燃料的热值大。
(7)燃料完全燃烧放出热量的计算①固体和液体燃料：Q ＝qm ，式中m 的单位为kg ，q 的单位为J/kg ，则Q 的单位为J 。
②气体燃料：Q ＝qV ，式中V 的单位为m 3；q 的单位为J/m 3，则Q 的单位为J 。
谈重点 热值(1)对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1 kg”“某种燃料”“完全燃烧”。
微专题：热机效率姓名日期1、关于热机效率，下列说法正确的是（）A. 蒸汽机的效率高于汽油机的效率B. 热机所做有用功越多,它的效率就越高C. 内燃机的效率越高,它消耗的燃料就越少D. 热机效率越高,它将内能转化为机械能的比例越大2、关于热机，下列说法中正确的是（）A. 四冲程汽油机在工作过程中,进气门和排气门都关闭的冲程只有做功冲程B. 随着科学技术的发展,热机的效率可以达到100%C. 柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大D. 四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的3、有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3kg．若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.5t，车轮与地的接触总面积是0.5m2，汽油的热值为4.6×107J/kg，g=10N/kg．下列分析正确的是（）A. 该汽车对路面的压力等于1.5×104N，该汽车克服阻力做的功是2.3×104JB. 该汽车通过这段路程的平均速度是200m/s，车对地的压强是30PaC. 该汽车的牵引力是1.5×104N，汽油燃烧放出的热量是1.38×108JD. 该汽车发动机的效率是30%，该汽车的牵引力是1.15×103N4、关于热机，下列说法中正确的是（）A. 使用热值高的燃料可提高热机的效率B. 汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同C. 汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧,汽油属于二次能源D. 效率越高的热机功率也越大5、为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（）A. 尽量使燃料充分燃烧B. 尽量增加热机的工作时间C. 尽量减少废气带走的热量D. 尽量减少热机部件间的摩擦6、下列说法中正确的是（）A. 四冲程内燃机中,只有做功冲程做功B. 热机排出的废气和产生的噪声会污染环境C. 内燃机中,燃料燃烧得到的内能全部转化为机械能D. 柴油机的效率比汽油机高,因此,柴油机的功率比汽油机的大7、“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。
中考一轮复习知识点梳理与针对性分层训练
压缩汽油和空气的燃料燃烧，化学能转化为内
汽油机柴油机
汽缸顶部有火花塞喷油嘴
压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出柴油，遇
正在排气，气缸＝＝
＝＝＝
＝可知，
＝可得，该
＝可知消耗
＝可得，燃气对活塞的平均压力：
＝＝＝
＝×100%＝×100%
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能
、装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，
在晚上，蓄电池给路灯供电，是将化学能转化成电能，再转化为光能使用。
故选项中只
、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故
化方式是通过做功的方式使机械能转化为内能；内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内＝＝＝
＝
＝
＝＝＝
＝＝＝
＝＝
＝得，
＝×100%＝×100%
＝算出汽油的质量为：
＝×100%＝×100%
＝知柴油机输出的有用功为：
＝得燃料完全燃烧放出的热量为：＝＝＝
＝＝＝
＝＝＝
＝＝＝
＝，＝可知汽车行驶的路程为：90 km/h×h
＝可得汽油机在此过程做的有用功为：
＝×100%＝≈35.6%
轮胎与地面总接触面积为
＝可
＝m/s
＝＝＝＝＝＝
＝＝×100%≈32.6%
＝＝＝。
中考物理热机的效率知识点
1.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。
热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。
2.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到IO0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%。
3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。
在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。
热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。
热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧；第二，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；第三，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；第四，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。
据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机效率一般都比较低。
根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。
改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧；
减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗；
充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。
这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。
