熱機的效率定

熱機的效率第十四章第２節(jié)1.熱機的定義。2.熱機的分類。3.內(nèi)燃機的分類。4.內(nèi)燃機的四個沖程及特點。5.汽油機和柴油機的相同點及不同點。復(fù)習回顧：柴薪煤炭石油天然氣從哪里獲得內(nèi)能？不同燃料的放熱本領(lǐng)相同嗎？怎么比較它們誰的放熱本領(lǐng)強呢？經(jīng)驗告訴我們，等質(zhì)量的煤和干木柴，充分燃燒，煤放出的熱量要比柴多得多。我們用熱值這個概念來表示燃料放出熱量的本領(lǐng)。一、燃料的熱值想想議議1．熱值（1）定義（2）計算式（適用于固體、液體燃料）（適用于氣體燃料）國際單位：焦每千克；符號：J/kg。氣體燃料的單位：焦每立方米；符號：J/m3。(4)單位熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。（3）物理意義熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒、放的多少熱量均無關(guān)。請說出你熟悉的燃料的熱值，并說明其物理意義。2．了解燃料的熱值表無煙煤的熱值為3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完全燃燒時所放出的熱量為3.4×107J。液化氣的熱值為4.9×107J/m3，表示1m3的液化氣在完全燃燒時所放出的熱量為4.9×107J。干木柴的熱值為1.2×107J/kg，表示1kg的干木柴在完全燃燒時所放出的熱量為1.2×107J。汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示1kg的汽油在完全燃燒時所放出的熱量為4.9×107J。為什么發(fā)射火箭上天要用氫做燃料？3．有關(guān)燃料燃燒放熱的計算想一想根據(jù)熱值表，計算一下10噸氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量？再算算，若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量，需要多少噸干木柴？氫的熱值是1.4×108J/kg干木柴的熱值1.2×107J/kg放出熱量Q=熱值×質(zhì)量

=1.4×108J/kg×

10×103kg

=1.4×1012J需要干木柴約120噸干木柴完全燃燒放出的熱量等于10噸氫完全燃燒放出的熱量。請計算：干木柴煙煤汽油在內(nèi)燃機中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？無用的機械能有用機械能二、熱機的效率想一想燃氣內(nèi)能損失的內(nèi)能1．定義用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。2．公式二、熱機的效率

蒸汽機的效率只有6%~15%

汽油機的效率為20%~30%柴油機的效率為30%~45%例1（熱水器燒水效率問題）天然氣灶燒水，燃燒0.5m3的天然氣，使100kg的水從20℃升高到70℃。已知水的比熱容為c=4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值為q=7.0×107J/m3。求：（1）0.5m3天然氣完全燃燒放出的熱量Q放；（2）水吸收的熱量Q吸；（3）燃氣灶的效率η。解析：（1）Q放=Vq=0.5m3×7.0×107J/m3=3.5×107J

（2）Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×(70℃-20℃)J=2.1×107J(3)Q有=Q吸Q總=Q放

η====60%總結(jié)：這類題關(guān)鍵是找出有用的能量為水吸收的熱量：Q有=Cm△t，總能量為燃料完全燃燒放出的熱量：Q總=mq或太陽輻射的能量例2（汽車發(fā)動機效率問題）有一家大型的特種專用汽車生產(chǎn)基地，該廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，熱值q＝4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功？（2）該專用車的熱機效率是多少？解析：（1）專用汽車做勻速直線運動，F(xiàn)牽=f=3.0×103N，則牽引力做的功W=FS=3.0×103N×5.6×103m=1.68×107J

（2）消耗的燃油質(zhì)量為：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2kg

則Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107Jη===35%

總結(jié)：這類題關(guān)鍵是找出有用的能量大小為牽引力做的功：W=FS或W=Pt，總能量為燃油完全燃燒放出的熱量：Q總=mq.例3（其他情景問題）每到夏收季節(jié)，農(nóng)村大量農(nóng)作物秸稈在田間被隨意焚燒，這不僅造成資源浪費、環(huán)境污染，而且極易引發(fā)火災(zāi)等。為解決這一問題，現(xiàn)已研制出利用秸稈生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型燃料——稈漿煤。若燃燒稈漿煤，使50kg、20℃的水溫度升高到80℃。（稈漿煤的熱值為2.4×107J/kg）求：（1）水需要吸收的熱量？（2）如果稈漿煤燃燒釋放的熱量有30%被水吸收，需要完全燃燒多少千克稈漿煤？

解析：（1）水吸收的熱量：Q吸=Cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（80℃-20℃）J=1.26×107J

（2）依題意有，Q吸=Q放×30%=mq×30%

則議一議怎樣提高熱機的效率？使燃料充分燃燒;盡量減少各種熱量損失；在熱機的設(shè)計和制造上采用先進的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。

想一想熱機的效率能達到100%嗎？為什么？

不能達到100%，因為熱機中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因為各種熱量損失以燃料條件的限制，這部分能量遠遠小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機效率小于100%。熱機為人類的發(fā)展做出丑了重大貢獻，但也帶來了許多環(huán)境污染問題：C

1．對于燃料的熱值，下列說法中，屬于正確理解的是(

)

A．燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比

B．燃料沒燃燒時就沒有熱值

C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值，

跟燃料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān)

D．容易燃燒的燃料熱值一定大練一練

2．已知干木柴的熱值是1.2×107J/kg，完全燃燒0.7kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20℃升高到70℃？已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。練一練

Q=1.2×107J/kg×0.7kg=8.4×106J

m=Qc(t-t0)8.4×106

J4.2×103

J/(kg·℃)×(70℃-20℃)

=

=40kg

3.關(guān)于熱機效率，下列說法正確的是：

(

)

A．熱機效率越高，即熱機做的有用功多

B．熱機效率越高，即熱機的功率越大

C．要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的澗滑

D