第十四章 第2节 热机的效率-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册

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。

知识点二 热机的效率 【重点】 1.燃料的燃烧(1)燃料不完全燃烧时能量的流向 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水时煤的利用率如图所示。

(2)内燃机燃料燃烧释放的能量的流向(3)燃料燃烧的热效率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作热效率。

三类热机的效率 ②表达式量燃料完全燃烧放出的热有效利用的热量热效率=生活物理三类热机的效率蒸汽机的效率只有6％~15％汽油机的效率为20％~30％柴油机的效率为30％~45％2.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的能量之比，叫作热机的效率。

(2)公式：总有Q Q =η，其中有Q 有表示用来做有用功的能量，总Q 总表示燃料完全燃烧放出的能量。

(3)物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。

3.提高热机效率的方法【例2】下图是某内燃机能量流向图，该内燃机的效率是 ( )A.25％ B ．40％ C ．75％ D ．35％ 解析：热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，即做有用功的能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占的百分比，所以该内燃机的效率=η100％一25％一40％一35％。

答案：D常考题型·巧突破题型一 燃料燃烧及其相关计算 角度1对热值的理解【例1】(多选)下列关于热值的说法正确的是 ( ) A ．燃料燃烧时，用的燃料越多，获得的热值越大B ．燃料燃烧时，放出的热量越多，这种燃料的热值越大c ．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大D ．不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，所用质量较少的燃料，热值较大解析：燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料燃烧时放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，故A 、B 错误；相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大，故C 正确；不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，所用燃料的质量少的，热值大，故D 正确。

答案：CD 针对训练1．向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的热值与灯内原来的部分相比较 ( ) A ．变大 B.不变C ．变小D ．无法确定2．(江苏连云港中考)将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值 ( )A ．都不变B ．都变为原来的三分之二C ．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二D ．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变3．(江苏苏州中考)电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远(如图所示)。

此过程中能量转化方式与汽油机的 冲程相类似。

实验时在盒内滴入2×10-4kg 酒精，若这些酒精完全燃烧，则放出的热量是 J 。

(kg /1037J q ⨯=酒精)规律总结明确热值的两个关键点角度2 燃料燃烧的相关计算【例2】(广西钦州中考)天然气具有热值高、投资成本低、价格实惠、污染少、安全等优点。

我市今年天然气用户预计达到6万户，年用气量将达到1 350万m 3以上。

小李家5月份使用天然气10 m 3，已知天然气价格为3.27元／m 3，热值为8．4×107J ／m 3。

求：(1)完全燃烧10 m 3天然气放出的热量； (2)小李家5月份天然气的费用。

解析：(1)完全燃烧10 m 。

天然气放出的热量J J Vq Q 8373104.8m /104.8m 10⨯=⨯⨯==放； (2)小李家5月份天然气的费用 10 m 3×3.27元／m 3=32.7元。

答案：(1)8.4×108J (2)32.7元 规律总结三步快解燃料燃烧的相关计算问题题型二 对热机效率的理解及计算 角度1 对热机效率的理解【例3】(湖北宜昌中考)为节约能源，需提高热机的效率，下列措施不能提高效率的是 ( )A ．尽量使燃料充分燃烧B. 尽量减少热机部件间的摩擦 C ．尽量减少废气带走的热量 D ．尽量增加热机的工作时间 解析：热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。

使燃料充分燃烧、减少热机部件间的摩擦、减少废气带走的热量都可以减少热量的损失，提高效率；增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。

答案：D 针对训练4．有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。

在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是 ( )A ．尾气的温度越高，柴油机越节能B ．尾气的温度越低，柴油机越节能 c ．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D ．尾气的颜色越黑，柴油机越节能 角度2 热机效率问题的相关计算 【例4】下表是某品牌小轿车的一些技术参数。

其中排气量是指发动机汽缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大；空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比；汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J 。

当该发动机以最大功率工作时，充入汽缸内的汽油和空气的混合密度为1．35 kg ／m 3，1 min 内高温高压的燃气推动活塞做请你计算发动机在最大功率工作时： (1)1 min 内做的有用功；(2)做功一次消耗汽油的质量； (3)发动机的效率。

解析：(1)1 min 内发动机做的有用功J W pt W 63105.4s 601075⨯=⨯⨯==。

(2)因为Vm=ρ，所以发动机做功一次消耗汽油的质量kg 1062.1m 108.1m /kg 35.11511511514333⨯=⨯⨯⨯===-V m m ρ排。

(3)1 min 内汽油完全燃烧释放的热量J J Q 774101.942600kg /104.6kg 1062.1⨯=⨯⨯⨯⨯=-，发动机的效率％2.231094.1105.476=⨯⨯==JJQ W η。

答案：(1)4.5×106J (2)1.62×10-4kg (3)23．2％ 针对训练5．(山东济宁中考)完全燃烧100 g 酒精所放出的热量为 J ，若其放出的热量有70％被水吸收，能使10kg 的水从20℃升高到 ℃。

/102.4kg /100.3[37J c J q ⨯=⨯=水酒精，（kg ·℃）]6．发动机的效率是汽车的经济性能指标之一。

如下为某厂家提供的一汽车出厂的部分参数。

①测试数据：汽车在平直公路上以90 km ／h 的速度匀速行驶时，百公里耗油量为）（L V 0，发动机输出功率为P 0(kW)；②使用燃料：92号汽油[热值为0q (J ／kg)、密度为．0ρ(kg ／m 3)]。

请用以上参数推算出在测试条件下，该汽车发动机的效率。

易误易混·精辨析易错点：不能正确理解燃料的热值【例题】有关热值的理解，下列说法正确的是( ) A ．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小B.采取措施使燃料燃烧得更充分，就可以提高燃料的热值C ．相同质量的不同种燃料完全燃烧时，放出热量较少的燃料，热值较小D ．煤油的热值比酒精的大，就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精的多正解热值是燃料本身的一种特性，不同燃料的热值一般不同。

对于同一种燃料，它的热值是一定的，不随燃料的质量大小、是否完全燃烧等外界因素而改变，故A 、B 错误；由mQq =知，完全燃烧相同质量的不同种燃料时，放出热量少的热值小，故C 正确；燃料完全燃烧放出的热量多少不仅跟热值有关，还与燃料的质量有关，煤油和酒精的质量不确定，无法比较放出热量的多少，故D 错误。

答案C【防错妙招】热值反映了燃料的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积及是否完全燃烧均没有关系，不要受实际生活中燃料燃烧不充分等问题的影响。

高效训练·速提能 【基础必做】1．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是 ( ) A ．甲热机消耗的燃料多 B ．甲热机比乙热机做功少 C ．甲热机的功率比乙热机的小D ．做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多 2．下列关于热值和热机效率的描述，正确的是( ) A ．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B ．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C ．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大D ．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关是 。

那么完全燃烧1 g 的酒精可放出热量 J 。

放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢的质量之比是 。

【能力锤炼】4．(江苏扬州中考)如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。