2019年秋人教版物理九年级上册同步第十四章内能的利用 第2节热机的效率

第2节热机的效率
知识点1燃料的热值
1．某种燃料________燃烧时放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。

固态和液态燃料热值的计算公式是________，这类燃料热值的单位是________；气态燃料热值的计算公式是________，这类燃料热值的单位是________。

汽油的热值是4.6×107J/kg，它的物理意义是________汽油完全燃烧，放出的热量是________J。

2．热值的大小与燃料的________有关。

燃料燃烧时将________能转化为________能。

3．通过查表可知汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.5 kg的汽油可产生________J 的热量。

4．2018·黑龙江一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，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，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

5．煤气的热值为3.9×107 J/m3，完全燃烧一定体积的煤气后放出7.8×107 J的热量，燃烧煤气的体积为________m3。

沼气的热值为1.9×107 J/m3，对比可知，完全燃烧相同体积的煤气和沼气，燃烧煤气放出的热量更________(选填“多”或“少”)。

6．关于燃料的热值，以下说法中正确的是()
A．燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值
B．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
C．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
D．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关
知识点2热机的效率
7．对于热机而言，燃料燃烧时，用来做________功的那部分能量，与燃料____________
放出的热量之比，叫做热机的效率。

8．如图14－2－1所示为内燃机的能量流向图，热机的效率(η)等于________。

图14－2－1
9．某柴油机的效率是35%，表示此柴油机工作时，柴油完全燃烧所放出的内能中() A．有35%的内能被废气带走
B．有35%的内能因散热损失
C．有35%的内能因机械摩擦损失
D．有35%的内能转化成有用机械能
10．关于热机效率，下列说法中正确的是()
A．热机做的有用功多，效率一定高
B．热机使用的燃料的热值越大，它的效率越高
C．热机在单位时间内耗费的燃料少，效率一定高
D．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
知识点3提高热机效率的途径
11．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，其中不应采纳的是()
A．用鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．将煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
12．质量为5 kg的汽油，用去一半后，剩下的汽油()
A．密度、比热容、热值都变为原来的一半
B．密度不变，比热容、热值变为原来的一半
C．密度、比热容变为原来的一半，热值不变
D．密度、比热容、热值都不变
13．我国在航天工程中使用的长征系列运载火箭，大多选用液态氢作为燃料，主要原因是液态氢具有()
A．较低的沸点B．较大的热值
C．较大的比热容D．较高的凝固点
14．如图14－2－2所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的关系图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值大小关系是()
图14－2－2
A．q A<q B B．q A＝q B
C．q A>q B D．无法比较
15．“可燃冰”作为新能源，有着巨大的开发使用潜力。

同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大。

以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为______________J，这些热量可以使
____________kg的水从20 ℃加热至100 ℃。

[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg] 16．如图14－2－3所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量、初温也相同。

图14－2－3
(1)现要比较不同燃料的热值是否相同，应选择________两图进行实验。

(2)实验中，除了题目中所给的条件外，你认为实验时还应注意________________________________________________________________________。

(3)通过观察________________，可以比较出燃料热值的大小。

17．已知某汽油机工作一段时间，消耗2 kg的汽油，放出8×107 J的热量，对外做2.5×107 J的有用功，求该汽油机的效率。

(汽油的热值q＝5×107 J/kg)
18．2017·大连某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃，完全燃烧了0.21 m3的煤气。

已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4×107 J/m3。

求：
(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少。

(2)水吸收的热量是多少。

(3)该热水器烧水的效率是多少。

考|题|展|示
19．2018·益阳关于热机的效率，下列说法正确的是()
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
20．2018·广安用天然气灶给水加热，在标准大气压下，把体积为10 L、温度为15 ℃的水加热到沸腾，求：
(1)水吸收了多少热量。

[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)若不计热量损失，需要完全燃烧多少立方米的天然气。

(q天燃气＝4.2×107 J/m3)
详解详析
1．完全 q ＝Q 放m J/kg q ＝Q 放
V J/m 3 1 kg 4.6×107
2．种类 化学 内
3．2.3×107 [解析] 完全燃烧0.5 kg 的汽油放出的热量：Q 放＝mq ＝0.5 kg ×4.6×107 J/kg ＝2.3×107 J 。

4．1.2×107 不变
[解析] (1)由Q 放＝mq 可得，干木柴的热值：q ＝Q 放m ＝6.6×106 J
0.55 kg ＝1.2×107 J/kg 。

(2)热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，干木柴用掉一半后，其热值仍为1.2×107 J/kg 。

5．2 多 [解析] 燃烧煤气的体积为V ＝Q q ＝7.8×107 J 3.9×107 J/m 3＝2 m 3。

完全燃烧相同体积的煤气和沼气，由于煤气的热值大，因此燃烧煤气放出的热量更多。

6．D 7.有用 完全燃烧
8.E 4
E 1
×100% 9.D 10.D 11.B 12.D 13．B [解析] 运载火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，同其他燃料相比，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量。

14．C 15.热值 4.2×108 1250 16．(1)甲、乙 (2)使燃料尽量充分燃烧 (3)温度计示数高低
[解析] 为了比较热值大小，要用不同的燃料加热同一种液体，让液体的质量、初温相同，通过温度计的示数高低得出液体吸热多少，进而判断燃料热值的大小，应选择甲、乙两图进行实验。

17．2 kg 汽油完全燃烧放出的热量： Q 放＝mq ＝2 kg ×5×107 J/kg ＝1×108 J ， 汽油机的效率：
η＝W 有用Q 放×100%＝2.5×107 J 1×108 J ×100%＝25%。

18．(1)煤气完全燃烧放出的热量：
Q 放＝Vq ＝0.21 m 3×4×107 J/m 3＝8.4×106 J 。

(2)水吸收的热量：
Q 吸＝cm (t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg ×(60 ℃－10 ℃)＝4.2×106 J 。

(3)该热水器烧水的效率：
η＝Q 吸Q 放×100%＝4.2×106 J 8.4×106 J
×100%＝50%。

19．A [解析] 柴油机的效率一般要高于汽油机，多用在重型机器上，故A 正确；热机的效率越高，所做有用功与燃料完全燃烧放出的内能的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故B 错误；热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出的热量中所占的比值，功率反映热机做功的快慢，两者没有必然联系，故C 错误；在热机的各种能量损失中，废气带走的热量最多，故D 错误。

20．(1)由ρ＝m
V
得，10 L 水的质量：
m ＝ρ水V ＝1.0×103 kg/m 3×10×10－
3 m 3＝10 kg ，
水吸收的热量：
Q 吸＝c 水m (t －t 0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg ×(100 ℃－15 ℃)＝3.57×106 J 。

(2)不计热量损失，则Q 放＝Q 吸，由Q 放＝Vq 可得，需要完全燃烧天然气的体积： V 天然气＝Q 放q 天然气＝Q 吸q 天然气＝3.57×106 J 4.2×107 J/m
3＝0.085 m 3。