第2节 热机的效率.ppt

2 、废气带走很大一部分能量
四冲程内燃机的一个工作循环中，排气冲程将气缸中 的废气排放掉，但此时废气的温度仍很高，内能较大。
3 、一部分能量消耗在散热上
热机大部分是由金属组成的，金属是热的良导体，传 递了部分燃料燃烧所释放的热量，所以散热也是能量损 失的一个方面。
15
4、克服摩擦做功消耗一部分能量
第十四章 :内能的利用
第2节:热机的效率
1
温故而知新 1什么是热机？ 2汽油机一般有几个冲程，分别是什么？ 3一个工作循环包括几个冲程,做几次功，
飞轮转几周？ 4在热传递过程中，传递能量的多少叫做
什么？ 5什么是机械效率？
2
炒菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹 的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转 变为内能的过程。从原始人类学会用火起，至今，人 类使用的能量绝大部分是通过燃烧燃料获得的。
电站废气来供热。这种既供电又供热的热电 站， 比起
一般火电站来，燃料的利用率大大提高。
16
蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30%
答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05×107J 思考：上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤 完全燃烧放出的热量为4.05×107J，实际放出的 热量是4.05×107J吗？为什么？水实际吸收的热 量呢？ 水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。
12
三、燃料的利用率：
1、炉子的效率： 炉子有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料
完全燃烧放出的热量之比。
公式：η= Q吸 Q放
2、提高燃料利用率的方法
（1）把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内燃烧，加大 送风量，可使燃料燃烧得更充分。
（2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：

•
2.学 富 五 车 ， 形容 读书多 ，知识 丰富。 学贯中 西：形 容学问 贯通了 中国和 西方的 种种知 识。语 段中所 举的钱 钟书、 林语堂 和胡适 的事例 都是说 明“他们 的国学 功底异 常深厚 ，他们 的英语 水准堪 称世界 一流”， 而非 单PP纯T模指板他：们w的w学w.问1p大pt.，com故/选mo“b学an贯/ 中 西”更 合适PP。T素材：/sucai/
试卷下载：/shiti/
教案下载：/jiaoan/
手抄报：/shouchaobao/
PPT课件：/kejian/
•
3.南 辕 北 辙 ， 比喻 行动和 目的相 反，指 自身的 行动与 自己的 目的相 反。背 道而驰 ：比喻 彼此的 方向和 目标完 全相反 ，是指 某人的 做法和 应遵循 的大众 化的目 标相反 。语境 是“与时 代的发 展”相 反，据 此应该 选“背道语而文驰课”。件：/kejian/yuw en/ 数学课件：/kejian/shuxue/
第2节 热机的效率
学点2 热机的效率
图例：如图14－2－3所示是内燃机的能量流向图。
图14－2－3
第2节 热机的效率
思考： 问题：热机工作过程中，存在哪些方面的能量损失？ 答： _燃__料_没__有__完_全__燃_烧__；_废__气_带__走__一_部__分_能__量_；__由__于_热__传_递__损_失__一_部__分__能_量__；_____ _克__服_摩__擦__消_耗__一_部__分_能__量_等_______________________________。
信息3：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量，在数值上等于这 种燃料的热值。
第2节 热机的效率
思考： 问题1：燃料燃烧过程中，能量是怎样转化的？ 答：__燃__料_燃__烧_时__把_储__存__的_化__学_能__转_化__为_内__能_________________。 问题2：热值是用来表示什么的？ 答：_热__值_是__用_来__表_示__不_同__燃__料_的__放_热__本_领__大_小__的__物_理__量__________。

（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J。
Q吸
（3）燃气灶的效率：η=
=1.26×107J/3.2×107J≈39.4%。
Q放
随 9.有朋自远方来，烧一壶热水，拈几许茶叶，置于瓷制器皿中，沸水冲泡，这是
堂 山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水，将质量为2kg，温度为10℃的水加热
量被水吸收，则液化气的热值为 4×107
J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg℃）]
随
堂
练
习
5. （多选）关于热机效率，下列说法正确的是 ( C D )
A.热机效率越高，即热机做的有用功多
B.热机效率越高，即热机的功率越大
C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率，有利于环保减排
授
新
课Leabharlann 思考1.煤能完全燃烧吗？
不能。
2.煤燃烧释放的能量，被有效利用
的是哪部分？
目的→把水烧开
被水吸收的热量。
用煤炉烧水
3.没有被有效利用的能量去了哪里？
水壶吸收、煤炉自身吸收、高温烟
气带走、直接散失。
讲
授
新
课
煤不能完全燃烧损失能量
煤炉吸收了一部分能量
水壶吸收了一部分能量
高温烟气带走了一部分能量
被水吸收了一部分能量
蜂窝煤完全燃
烧释放的能量
直接散失了一部分能量
有效利用的能量
热效率=
×100%
燃料完全燃烧释放的热量
有效利用
讲
授
新
课
热机的效率

发动机。
地球就在我们手中：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等。
实战演练
1.下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（
A. 热机排出的尾气没有内能
B. 热机的效率能达到100%
C. 热机都是使用汽油作燃料
D. 热机的大量使用会造成环境污染
）。
D
实战演练
2.（1）燃料燃烧过程：把燃料的
化学 能转化为
热
能。
（2）燃料的热值：1 kg的某种燃料 完全 燃烧放出的热量，叫作这种燃料的热
值。符号：
q ；单位：
J/kg
。
（3）燃料的热值是燃料的一种特性。同种燃料的热值相同。酒精的热值是
3.0×107 J/kg，表示的物理意义是
1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量
是 3.0×107J 。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q=
m的单位是kg
由热值所表示的物理意义可得出：
燃料完全燃烧放热计算公式:Q = mq
Q = Vq
计算：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？
解：查表可知，汽油的热值q=4.6×107J/kg
∵ m = 500 g = 0.5 kg
∴ Q = mq = 4.6×107J/kg×0.5kg= 2.3×107J
的比值称为热机效率。
2、计算公式： η=
W有
× 100％
Q放
3、注意：
（1）因为热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率永远
小于100 %
（2）热机效率没有单位。或可以说单位为1
Байду номын сангаас
新课讲授
了解：各种热机的效率:
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%

想一想
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧 释放的能量都到哪里去了？
燃气 损失的内能 内能
பைடு நூலகம்
无用的 机械 能
有用机械能
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，叫做热机的效率。
汽油机的效率为 20%~30% 蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
合作探究
1.我们在用煤气烧水的时候，煤气能否 充分燃烧，煤气燃烧放出的热能否都 被水吸收？
意义：提高热机效率可以节省燃料，减少污染。 提高热机的效率的方法： （1）使燃料充分燃烧;
（2）尽量减少各种热量损失；
（3）利用废气的能量；（主要措施）
（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻 力而额外消耗的能量。
合作探究
精讲点拔
1.为了提高热机的效率，在大型火力发 电站，人们常常利用蒸汽轮机排出的废 气来供热，这就是热电站。
2.柴油机上安装了一个笨重的飞轮，这是为 了 利用飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程 。
3.转速为1800r/min的四冲程内燃机，每秒经过
60 个冲程，做功 15 次。若该内燃机 的功率为9000W，则一次做功 600 J。
4.金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可 能使汽缸中柴油达到点燃的过程是：
Q放=qV
5.请写出这两个公式的推导式。
Vm==QQ放放/q/q
qq==QQ放放//mV
合作探究
6．讨论：在实际的燃烧过程中，燃 料能否充分燃烧？如果不能则燃料的 热值是否会发生变化？
热值是一个理论值，只有燃料充分燃烧，放 出的热量才等于利用上述公式计算得出的热 量。因为燃料不可能完全燃烧，所以放出的 热量会比理论值稍小。但燃料的热值不会改 变。

废气排出带走的能量 由于机械传动等， 克服摩擦所消耗 的能量
做转 功变热 的为机 部对真 分外正
由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃 料燃烧时所释放能量的一部分。
三、热机的效率： 1、定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧 放出来的能量之比称为热机效率。
Q吸 Q燃放
3、热机的效率是热机性能的重要指标
1.关于燃料的热值正确的是（ B ） A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B．燃料的热值与燃料的种类有关
C．燃料的热值与燃料的多少有关
D．燃料的热值与上面三个因素都有关
解析：选B。热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料 的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。
燃料燃烧放热计算： Q=mq
例1、小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg
各种热机的效率: 蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪ 柴油机：30﹪~45﹪
飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
检测练习
用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气．已知 水的比热容是4.2×103J/(kg•℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，则水 吸收的热量为 J，煤气完全燃烧放出的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。
酸雨的危害
1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引 起肺水肿等疾病而使人致死. 2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长. 3.破坏土壤、植被、森林.
4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.
小结：质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。

C．燃料的热值与燃料的多少有关
D．燃料的热值与上面三个因素都有关
巩固练习
例 对于燃料的热值，下列说法中，正确的是 ( C )
A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比；
B．燃料没燃烧时就没有热值；
C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定
的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关；
D．容易燃烧的燃料热值一定大。
干木柴？
干木柴的热值1.2×107 J/kg
需要干木柴：
1.4 × 1012 J
木柴 =
= 1.2 × 105 kg
7
木柴 1.2 × 10 J/kg

约120t干木柴与10t氢完全燃烧放出的热量相当。
巩固练习
例 关于燃料的热值正确的是（ B ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B．燃料的热值与燃料的种类有关
汽车,小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km,用时2h,消耗汽油9kg,
其发动机的功率为23 kW。请运用所学的知识解答下列问题。(
汽油的热值为4.6×107 J/kg)
(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大?
(2)汽车发动机的效率是多少?
课堂检测
解：(1)汽车的速度 v=
144km
=
2h
因为 P=Fv,所以牵引力大小 F=
探究新知
解：汽车行驶的时间： t
s
108 km

2h 7200 s；
v 54 km / h
小汽车行驶 2h 牵引力做功：W=Pt=6×104W×7200s=4.32×108 J ；
由
W
得，汽油完全燃烧需放出热量：
Q放
4.32108 J
Q放

市
热岛效应
的“元凶”之一。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，
这时发动机的效率 降低 （填“升高”“降低”或“不变”），如图所示为某汽
车内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是
34%
。
8. 下列选项中，能正确表示某种燃料的热值q与完全燃烧所放出热量Q的关系的是
（
A ）
9. （2022·衡阳祁东校级期中）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率
煤使壶内初温相同的等量水烧开的过程中，还可以额外把炉壁间2kg的水从20℃加
热至40℃。求此双加热煤炉的烧水效率η2。
解：（3） 炉壁间的水吸收的热量
Q吸'＝c水m'（t'－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（40℃－20℃）
＝1.68×105J，
Q吸总＝Q吸＋Q吸'＝8.4×105J＋1.68×105J＝1.008×106J，
此双加热煤炉的烧水效率η2＝
.×
×100%＝
×100%＝60%。
放
.×
吸总
D. 载人飞船进入预定轨道稳定运行时，处于平衡状态
4. 下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（
B ）
A. 使燃料充分燃烧，可以增大热值
B. 设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施
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大
D. 效率越高的热机，消耗的燃料越少，从而节约能源，减少污染
第十四章
内能的利用
第2节
热机的效率
1. 如图所示，为了比较酒精和碎纸片的热值，用两只相同规格的烧杯装相等质量的
水，取质量相等的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃后给烧杯加热，使

m
V
q=
J/kg
J/m³
单位： 固液——______，气体——______
热机的
效率
有效利用
完全燃烧
定义：_________的能量与燃料__________释放的总能量
的比值.
Q 利用
×100%
Q 释放
公式：_______________
η=
燃料的利用率
提高燃料利
用率的途径
①让燃料尽可能______燃烧.如将煤炭研
12 J
Q
1.4×
10
4 kg
需要汽油 m = =
≈
3.0×
10
q 4.6×107 J/kg
30 吨汽油完全燃烧放出的热量约等于10 吨氢完全燃烧放出的热量.
第2节 热机的效率
释疑
现在，你知道为什么发射火箭要用氢做燃料了吗？
发射卫星的火箭燃料要体积小、重量轻，但放出的热量要大，这样
才能减轻火箭的重量，使卫星快速地被送上轨道.
√
热值是质量为1 kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量，热值是燃
料本身的特性，其大小只与燃料的种类有关，与热量、是否燃
烧、是否充分燃烧无关.
第2节 热机的效率
思考
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量全部能
被水吸收吗？
(1)煤气不能完全燃烧，会损失一部分能量.
(2)装水容器、煤气灶本身都会吸收一部分能量.
第2节 热机的效率
比较水的末温，你能得出什么结论？
燃料
温度
燃烧干木材加热
燃烧酒精加热
水末温是62 ℃
水末温是83 ℃
加热前的水温 燃料燃尽后的水温
t0/℃

总结
知2－讲
热机效率的高低与热机做功多少、功率大小、消 耗燃料多少、转速快慢等因素无关。
知2－讲
【例3】为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可 能的是( D ) A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少各种热损失 C．尽量减少因克服摩擦而额外消耗的能量 D．回收大气中的废气，利用废气的能量发电
【解析】 设法利用废气的能量，能够提高燃料的利用率， 但不能提高热机的效率。
1.请完成教材习题 T2、4 2.补充: 请完成剩余部分习题。
知1－练
2 【宁夏】一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能 量为6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧 0.55 kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为 ________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将 ________(填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点 2 热机的效率
知2－导
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放 的能量都到哪里去了？
4.4×107 煤气
热值 q/(J·kg-1) 1.2×107 1.2×107 1.2×107
1.2×107
知1－讲
【例1】[中考·恩施]向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的
热值与灯内本来的部分相比较( B )
A．变大
B．不变
C．变小
D．无法确定
【解析】 热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的 种类有关。
知2－导
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃 料燃烧时所释放能量的一部分。
热机的效率
知2－讲
定义 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。
定义式 Q有用
Q总
做有用功的能量 燃料完全燃烧放出的能量 热机效率

解析：选D。提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利 用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。
2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料 的，这是因为液态氢具有（ D ） A、较小的质量 B、较小的密度 C、较大的比热容 D、较大的热值
3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已 知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机 内完全燃烧2千克柴油能放热 6.6×107J， 这些热通过柴油机的转化能对外 做 有 用 功 1.98×107 J。 （柴油的热值为3.3×107J/kg）
5、小明家住市中心，奶奶嫌
城市夏天太热而不住他家，这
激发了他探究城乡温差的原因。
某星期天，他请全班同学分别
到选定的地点，于中午同一时
刻测出各测试点的气温，以此
绘制出图所示的“区域——温
度”坐标图。
（1）图6中气温最低的区域
是（ ）； 简析该区域气温
低的主要原因： (
)。
（2）请提出一种降低市中心
环境气温的办法:(
火箭为什么用液态氢做原料？ 因为氢气的热值很大
讨论交流：现实生活中热机工作时，能不能 将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用 功呢？
不能： 1、燃料很难完全燃烧：
实际放出热量 < 计算热量
2、有效利用热量 < 放出热量
例：热机中燃料释放能量的主要走向示意图
废气排出带走的能 量
由于机械传动 等，克服摩擦 所消耗的能量
ｍ：燃料的质量、V：燃料的体积
7、几种燃料的热值（焦/千克）
干木柴（约）1.2 ×107 木炭3.4 ×107 汽油4.6 ×107
烟煤（约）2.9 ×107 酒精3.0×107 氢1.4 ×108
无烟煤（约）3.4 ×107 柴油3.3 ×107 煤气（约）3.9 ×107 （J/m.3 ）

1.68X105
5.6X10-3
练习一下
• 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．35% C．40% D．75%
B
木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表 示1kg木炭( )
A. 具有3.4×107 J的热量 B. 具有3.4×107 J的内能 C. 完全燃烧对外做功3.4×107 J D. 完全燃烧放出热量3.4×107 J
某校九年级的学生参 观了学校锅炉房后,提 出了以下几种提高炉 子效率的建议,其中不
B 应采用的是 ( )
1 用鼓风机向炉膛内吹风,把 煤粒吹起来燃烧
2 向炉内多加些煤,加大火力 3 将煤磨成粉,用空气吹进炉
膛
4 用各种办法增大受热面积
下表中所列为几种常见燃料的热值。学校在
室温10 ℃时,每天向学生供100 kg开水,若使
热机的效率
思考一下
• 冬天取暖为什么优先使用煤？
同等质量下，煤燃 烧后会释放更多的 热量。
• 因为不同物质的热值不同，所以等质 量的物质燃烧后，会释放不同的热量燃烧后释放的热量多少。
• q=Q/m 单位J/kg • q=Q/V 单位J/m3
不同物质的热值
渣，所以“可燃冰”是一种新型清洁能源。其中甲烷的热值为q甲烷
=4.2×107J/m3，其物理意义是（ ）
C
1. 1J的甲烷完全燃烧能产生4.2×107 m3热量。
2. 4.2×107J的甲烷完全燃烧能产生1m3热量。
3. 1m3甲烷完全燃烧能产生4.2×107 J热量。
4. 4.2×107m3的甲烷完全燃烧能产生1J热量。
知识对照
01
02
比热容