燃料的热值、热机效率

热机的效率

热值

定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。

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、体积无关。

公式：Q放＝qm、Q放＝qV

① Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。

② Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。

酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

火箭常用液态氢做燃料，是因为：① 液态氢的热值大；② 液态氢的体积小，便于储存和运输。

燃料的有效利用、热机的效率

燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。

在实际应用中，燃料很难完全燃烧，所以放出的热量比实际计算出的要少。另外，放出的热量又很难得到全

部有效利用，总会有一部分热量损失。例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括：① 未完全燃烧的部

分；② 高温烟气带走的热量；③ 被容器、炉具、周围空气等吸收的热量。

有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）

以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）

热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 公式：

总有用QQη×100%

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。

常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%

第2节 热机效率

1. 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有关

1 1.小明为了探究太阳光的辐射情况，分别用水和细沙做实验，该实验不计热量损失。[水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)，细沙的比热容为O．92×103J／(kg·℃)，液化气的热值为100 J／cm3]试求：

(1)用一底面积为0.1 m2的方形水槽装了6 kg水，在中午的太阳光下照射25 min,水的温度升高了5℃。水吸收的热量是多少?

(2)设每平方米水面上、平均每分钟太阳辐射的热量为N，则N是多少?

(3)将水槽中的水倒掉，然后平铺上6 kg的细沙，在中午的太阳光下照射23 min，细沙的温度能升高多少?

(4)细沙吸收的这些热量相当于完全燃烧多少立方厘米液化气所产生的热量?

2．小明家用的是太阳能热水器，该热水器水箱的容积是200L。某天早晨，他给热水器的水箱加满20℃的自来水。中午时，热水器水箱中的水温为45℃。

[ρ水=1.O×103kg／m3，c水=4.2×103J／(kg·℃)，q煤气=4.2×107J／kg)

试求：(1)水箱中水的质量是多少?

(2)这些水吸收的热量是多少?

(3)用煤气灶加热时，也使这些水从20℃升高到45℃，共燃烧了2kg煤气。则用该煤气灶烧水的效率是多少?

3．某浴池用的是地下温泉水，浴池中水的体积是40m3，初温是85℃，当温度降到45℃时可供洗浴使用。温泉水的密度约为1.0×103 kg／m3，温泉水的比热容约为4.2×103 J／(kg·℃)，煤的热值是3.O×107J／kg试求：

(1)浴池中温泉水的质量是多少? 2 (2)当浴池中的温泉水从85℃降到45℃时，放出的热量是多少?

(3)温泉水放出的这些热量相当于完全燃烧多少千克的煤?

4. 某种汽油的热值是4.6×107J／kg，水的比热容是4.2×103J／(kg·℃)。试求：

(1)完全燃烧2l0g的汽油，能放出多少热量?

(2)如果这些热量全部被水吸收，水温从20℃升高到43℃。则水的质量是多少?

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qmQ或qVQ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JJmqQ1376102.7kg/103.0kg104.2。

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。

第3课时 热机与燃料的热值

重点提示

1. 热机的共同特点：通过做功把内能转化为机械能。

2. 汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动两次，只有第三个冲程内燃机推动活塞做功，内能转化为机械能，其余三个冲程均靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。

3. 燃料燃烧过程是将储存在燃料中的化学能转化为内能。热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关。

A组

1 使汽车获得动力的冲程是(C)

A. 吸气冲程 B. 压缩冲程

C. 做功冲程 D. 排气冲程

(第2题)

2 (杭州中考)如图所示，汽油机处于工作过程中的某个冲程，下列对此冲程的叙述，正确的是 (A)

A. 压缩冲程，机械能转化为内能

B. 压缩冲程，内能转化为机械能

C. 做功冲程，机械能转化为内能

D. 做功冲程，内能转化为机械能

3 (杭州模拟)如图所示，对于图片中所描述的过程，下列分析中正确的是(C)

(第3题)

A. 图甲，玻璃管内的空气被压缩，空气的内能减少

B. 图乙，瓶子内的空气推动塞子，塞子跳起时，空气的内能增大

C. 图丙，试管内的水蒸气推动了塞子，塞子冲出时，水蒸气的内能减少

D. 图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大

4 关于燃料的热值，下列说法中正确的是(A) A. 燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关

B. 燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值

C. 燃料燃烧时，质量越大，热值越大

D. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小

5 释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”。人体摄入的能量过多或过少，都有损于健康。某种巧克力的营养成分表上标有“每100克含能量2361千焦”。下列选项中，与该标识的含义类似的是(C)

A. 热量 B. 内能

C. 热值 D. 比热容

6 (湖州期末)小时候经常玩的一个游戏，就是把喝完水的矿泉水瓶扭转加压，然后比赛谁的瓶盖飞得远。瓶盖飞的远近和技术有关，但无一例外都会有白色的水雾从瓶子口冒出(如图甲所示)。在这个过程中发生的能量转化是__内能转化为机械能__，图__乙__(填“乙”或“丙”)中汽油机的工作过程与这一情景中能量的转化是一致的。