第二节 热机的效率

想想议议 不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁 的放热本领强呢？
实验结论：
不同燃料的放热本领不相同。
我们该如何表示燃料 的这种放热本领呢？
一、燃料的热值
1．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。符号：q （2）物理意义 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出 的热量。 （3）单位 国际单位：焦每千克；符号：J/kg。 气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
3．有关燃料燃烧放热的计算 想一想
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出 多少焦耳的热量？ 氢的热值是1.4×108 J/kg 放出热量Q = 热值×质量 =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J 再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热 量，需要多少吨干木柴？ 干木柴的热值1.2×107 J/kg
=35%
练一练
3. 关于热机效率，下列说法正确的是： ( CD ) 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，并且要保证良好的涧滑 D．提高热机效率，有利于环保减排
练一练
4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：
汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，
3、有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用 车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km， 受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃 油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝ 4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该 专用车的热机效率是多少？
练一练
1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理 解的是 ( 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
练一练
2、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水 从25 ℃加热到100 ℃ ，燃烧了6kg的无烟煤。试求 1）锅炉内200kg的水吸收了多少热量？ 2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ 3）此锅炉的效率是多少？（无烟煤的热值是 3.4×107J/kg）
2．了解燃料的热值表
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的 种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完 全燃烧无关
燃料燃烧计算公由热值所表示的物理意义可 是m3 得出： 燃料燃烧放热计算公式Q=qm 或Q=qV m的单位是 kg
做转 功变热 的为机 部对真 分外正
1．热机的效率：
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。
公式：
η=
W有
Q放
=
Pt
qm
=
FS
qm
η=
Q有 Q放 =
Q吸
Q放
cm1△t = qm2
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%
解答：
Q吸 = cm△t
=4.2×103J/(kg· ℃)×5kg×(100℃40℃)=1.26×106J 由题意知Q吸=Q放=1.26×106J 由Q放=qm得
Q 1.2610 3 J m' 1.2107 J/kg 0.105kg q
机械能和内能的转化
1、燃料 1)能够燃烧的物质，如焦炭、煤油、天然气等。 2）燃料燃烧发生的是化学变化，在这个过程中燃料 的化学能转化为内能。
热 量 1.4 1012 J 5 需要干木柴 m 1.2 10 kg 7 热 值 1.2 10 J/kg
约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨 氢完全燃烧放出的热量。
例题：
• 把 5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少 kg 的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为 1.2×107J/kg ，外界为标准大气压，并且 燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收） 分析：利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出 将水烧开要吸收多少热量，解题时应注 意在标准大气压下，水的沸点是100℃， 即水烧开时的温度为100℃，再利用燃料 的燃烧值求干木柴的质量．
吸气 冲程
压缩 冲程
做功 冲程
排气 冲程
第十四章 第２节
热机的效率
从哪里获得内能？
柴薪 石油
煤炭
天然气
如果按物质的形态来分类，日常生活 中的燃料可以分成哪几类？
草木、
煤炭等
固体燃料
液体燃料 气体燃料
石油、酒精、汽油等
煤气、 天然气 等
想想议议 不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁 的放热本领强呢？
2、热值
1)定义：1千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种 燃料的热值；用q表示。
2）热值的单位是焦／千克，符号是J/kg。
3）热量的计算公式：Ｑ放＝mq
二、热机的效率
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？
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
摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为
__________ 35% 。
课堂小结
什么是 燃料的 热值？
燃料完全 燃烧时放 出热量如 何计算?
提高热机 的效率与 节能环保
2．提高热机效率，节约能源，减少污染 （1）热机的效率是热机性能的重要指标 （2）提高效率的途径 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； 由于机械传动等，克 废气排出带走的能量 服摩擦所消耗的能量 （涡轮增压） 改进热机，减少各种能量损失； 做转 功变热 （注意保养，保证良好的润滑） 的为机 部对真 利用废气的能量。 分外正
解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F牵=f=3.0×103 N， 则牵引力做的功W=FS=3.0×103N×5.6×103 m=1.68×107 J （2）消耗的燃油质量为：m=ρV= 0.8×103kg/m3×1.5×10 －3m3=1.2 kg 则Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107 J η= =