热机的效率

课堂练习
1、美丽的张家界市2014年“十一黄金周”各市风景区（点）共接待 游客101.16万人次。如图为某风景区一段盘山公路照片。以汽油味 燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以 36Km/h的速度匀速行驶，经过20min从山脚到达山顶；汽车上山时 沿路面获得的牵引力恒为9.2×103N。已知汽油完全燃烧释放的能 量转化为汽车牵引力做功的效率为30％，汽油热值q=4.6×107J/kg， 求： （1）汽车上山时牵引力发挥的功率为多大？ （2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？
复习提问
• 1、内燃机分 汽油机 和 柴油机 • 2、内燃机四个冲程： 吸气冲程 。
压缩冲程→ 机械能转化为内能 做功冲程→ 内能转化为机械能 排气冲程 • 3、汽油机和柴油机异同
课前引入
• 人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧 饭。在现代社会人们所用能量一大部分依然 是从燃料的燃烧中获得的。 • 思考：燃料燃烧时， 化学能 能转化 为 内能 能。
• 提问：q汽油=4.6×107J/kg 的物理意义：
1kg的汽油完全燃烧放出的热量4.6×107J
• 例三、计算10t氢气完全燃烧放出的热量。已 知氢气的热值q氢气=1.4×108J/kg
• 若用干木柴完全燃烧获得这些能量，需要多 少吨干木柴？已知q木柴=1.2×107J/kg
二、热机的效率
在热机中的燃料能否完全燃烧？燃料燃烧 的释放的能量都去哪了？
• 2、汽车内燃机（发动机）效率问题
W有 FS η 100 ％ 100 ％ Q放 qm 燃
• 例六、有一辆汽车在路上匀速直线行驶5.6Km， 受到的阻力为3×103N，消耗燃油5×10-3m3（完 全燃烧），若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热 值q=4×107J/m3 • 求：（1）汽车牵引力做的功 • （2）该汽车热机的效率是多少？
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，叫做热机的效率 2、公式
W有 W有 η 100 ％ 100 ％ Q放 qm
区分热传递和燃料燃烧时的Q放 • 1、热传递高温物体放热：Q放=cm△t
• 2、燃料燃烧：Q放=qm
3、提高热机的效率，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： ①提高燃料的利用率，使燃料充分燃烧 ②改进热机，减小各种能量损失 ③利用废气的能量 思考：区分热机的效率和功率 热机的效率指热机对燃料燃烧产生内能的利 用率，功率指热机做功的快慢，二者没有关 系
• 3、如图所示是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照 射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×103J/ （kg℃） • （1）如果这段时间该太阳能接收太阳辐射的热量是2.8×107J， 则这段时间该热水器的效率是多少？ • （2）如果吸收的热量用天然气来提供，水吸收天然气的效率为 80％，需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值为 3.2×107J/m3）
一、热值q
• 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。 • 2、物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料 完全燃烧放出的热量（热值是燃料的特性，与 放出的热量和质量、是否完全燃烧无关）
不同燃料的热值一般不同。
例一、有关热值的概念，下列说法中正确 的是（ D ）
• A、燃料完全燃烧时，它的热值最大 • B、没有燃烧的燃料，热值等于零 • C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值就越大 • D、燃料的热值与燃烧情况无关
例四、关于热机效率。下列说法中正确的 是（ C ）
A、热机的效率越高，即热机做的有用功越多 B、热机的效率越高，即热机的功率越大 C、要提高热机的效率，就要尽量减少各种能 量损失，并且要保证良好的润滑 D、只要换热值大的燃料就可以提高热机的效 率。
三、热机效率的计算
• 1、燃料燃烧烧水问题
Cm水t Q吸 η 100 ％ 100 ％ Q放 qm 燃
• 2、某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加 热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。 已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为 3.2×107J/m3。求 • （1）天然气完全燃烧放出的热量 • （2）水吸收的热量 • （3）该热水器工作的效率
例二、一箱汽油用去一半，剩下的汽油 （ B ）
• A比热容和热值均减半 • B、比热容和热值都不变 • C、比热容减半，热值不变 • D、比热容不变，热值减半
3、公式
• 固体或液体燃料
Q放 q → m
Q放 qm Q放 qV
• 气体燃料
Q放 q V
→
4Hale Waihona Puke Baidu单位
• 固体或液体：J/kg 气体： J/m3
• 例五、天燃气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使 100kg的水从20℃的水加热到70℃，天然气的热 值为q=7×107J/m3 • （1）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量？ • （2）水吸收的热量 • （3）天然气灶的效率
变式训练1
• 小王用燃气灶将质量为5kg、温度为20℃的水 加热到100℃， • （1）则水需要吸收多少热量？ • （2）若用q=4.2×107J/kg的燃气进行加热， 切烧水时的效率为20％，则实际消耗燃气多 少kg？
变式训练2
• 某小轿车油箱内装有32kg汽油，从甲地到乙 地路程为300Km，假设小轿车匀速直线行驶， 且阻力为920N。已知汽油完全燃烧产生的内 能有30％转化为机械能，汽油的热值为 4.6×107J/kg • 求（1）小轿车从甲地到乙地牵引力做的功 • （2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要 加油？