热机效率计算

热值
1、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

2、单位：J/kg
3、关于热值的理解：
①对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。

1kg 是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。

某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。

完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

3、公式：Q＝mq（q为热值）。

实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。

4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
6、炉子的效率：
①定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

②公式：η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′
内能的利用
1、内能的利用方式：
⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。

2、热机：定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。

能的转化：内能转化为机械能
蒸气机——内燃机——喷气式发动机
3、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。

它主要有汽油机和柴油机。

4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

5、热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

公式：η=W有用/ Q总= W有用/qm
提高热机效率的途径使燃料充分燃烧
机件间保持良好的润滑、减小摩擦
尽量减小各种热量损失
6、汽油机和柴油机的比较：
热机练习题
一、选择题
1、试管口木塞冲出过程（）
A．试管口出现的白雾是水蒸气
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
2、关于燃料的热值，以下说法中正确的是（）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3、如图7所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）
4、下列现象中，用物理知识解释正确的是（）
A．风吹过，人便感到凉爽，主要是因为流动的空气加快了人身上汗液的蒸发B．吃冰棒感觉凉爽，是因为升华要吸热
C．物体的温度高，是因为它具有较多的热量
D．运载火箭的燃料采用液氢，是因为液氢的比热容大
5、图所示为小艳家新买的一辆小汽车。

周末，爸爸开车带着小
艳出去游玩，途中，这辆汽车在lh的时间内，在水平路面上匀
速行驶了72 km，消耗汽油6 kg。

若已知该汽车发动机的功率(即
牵引力的功率)为23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1．5
t，汽油的热值为4．6×107 J／kg，g=10 N／kg。

则关于上述l h
的行驶过程，下列分析正确的是（）
A．该汽车对路面的压力大于l．5×104 N B．该汽车克服阻力做的功是2．3×104 J
C．该汽车的牵引力是1．15×104 N D．该汽车发动机的效率是30％
6、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）
A.温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B.物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
C.内能小的物体也可能将热量仁慈给内能大的物体
D.物体的温度越高，所含热量越多
7、四冲程内燃机工作时，机械能转化成内能的冲程是（）
A吸气冲程。

B压缩冲程。

C做功冲程。

D排气冲程。

二、填空题
8、汽油机的一个工作循环是由__ 个冲程组成，对外做功次．在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过的方式增加内能．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过___-的方式减少汽缸内能．用水来冷却汽缸是因为水的_ 较大．
9、天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107J／m。

，完全燃烧0.05m3天然气可以放出J的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升
℃。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
10．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功次。

若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J。

(q
=4.3×107J/kg)
柴油
三、计算题
11.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).
12．“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式。

利用太阳能将2000 kg的水从15℃加热到50℃，可以少燃烧多少烟煤？[设烟煤完全燃烧烟煤的热值为2.94×107 J/ kgC水=4.2×103J/(kg•℃)]
13、小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
%]
100⨯=
放
吸效率Q Q η
14、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L ．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；水吸收的热量【c 水=4.2×103J ／(kg ·℃)】
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少kg 的煤气（煤气的热值为q=4.2×107J ／kg ）
15. 随着人们生活水平的提高．轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国产骄车每行
驶100km 消耗8L 汽油(1L ＝10-3m 3)，汽油的密度为0.71×103kg/m 3、热值为4.6×l07
J ／kg ．则 (1)10kg 汽油完全燃烧时所产生的热量是________ _J ． (2)该汽车行驶100km 消耗的汽油的质量是_______ _kg ．
(3)当该汽车以50kW 的功率在平直公路上以72km ／h 的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等
于_______ _N ．
16、某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精500g ，被加工的一只质量为1kg 的铜饰品温度从20℃升高到1020℃，求：
（1） 铜饰品吸收的热量是多少？（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？ [已知：c 铜=0. 39×103
J/(kg ·℃), 酒精热值为 3.0×107
J/kg ，
17. 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm 2
，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是
50mm ，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO 5
Pa,飞轮lmin 转动1800周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （3）汽油机的功率．
18,某太阳能热水器的装水量为100kg，集热管接收太阳能的有效面积为2m2，已知每小时每平方米的接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器每小时水温升高多少？
内能与热机章节复习提纲
知识要点：
1．内能：①定义：物体内所有分子做无规则运动的动能各分子势能的总和，②内能与温度有关，同一物体温度越高内能越大、不同的物体内能取决于温度及分子的数量有关
2、改变物体内能途径和两种，两者对改变物体的内能是等效的，
3、热值：①定义：1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，②计算公式：Q= 或
Q=Vq，燃料燃烧是转化为，利用的热值大作为火箭的燃料，
比热容、热值、密度都是物质的特性，物质不变这三个量是不变的。

4．热量：物体通过方式所改变的内能。

热量的计算：公式：Q=
（Δt=t1-t2或Δt=t2- t1）常见的题型：①用燃料燃烧来加热水此时不计热损失就有
Q吸=Q放=mq，②用电热器来加热的此时不计热损失就有：Q吸=W=Pt。

5、比热容：①定义：单位质量的物质温度升高1 0C所吸收的热量，它是反映物质吸热能
力的物理量。

②用水冷却汽车的发动机、用热水取暖、沙漠地带昼夜温差很大而沿海地区不大这些都是水的大的原因。

6、热机：①能区分内然机四个冲程（吸气、压缩、做功及排气冲程），②压缩冲程是
④热机一个工作循环由个冲程组成，对外做功次，飞轮旋转转。

⑤热机效率计算-----η=W有用/Q，热机使用时还会带来、和噪音污染环境。