熱機的效率(課件)

第2節(jié)熱機的效率從哪里獲得內(nèi)能？柴薪石油煤炭天然氣燃料:燃燒把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能想想議議

燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、酒精等，氣體燃料有煤氣、天然氣等（圖14.2-1）。根據(jù)你的經(jīng)驗，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是不是相同？要找出事實來支持你的觀點，并進(jìn)行分析。一個四口之家，每月單獨消耗燃料的用量：200Kg80Kg30Kg表明：相同質(zhì)量的不同的燃料，完全燃燒后放出的熱量是不同的。（例如1kg煤放出的熱量，是燃料1kg木柴放出熱量的兩倍多。）

一、燃料的熱值1、定義：

2、表示字母：q3、單位：焦每千克（）固體液體燃料焦每立方米（）氣體燃料物理意義：

某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。q汽油=4.6×107J/kg，表示：1kg汽油完全燃燒放出的熱量是4.6×107JJ/kgJ/m3

q煤氣=3.9×107J/m3，表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J4、公式：Q放＝mq（固體液體）或

Q放＝Vq（氣體）5、特點：（1）熱值是燃料本身的一種屬性。（2）只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等均無關(guān)。7例1：某個家庭預(yù)計每月使用天然氣4m3，這些天然氣完全燃燒放出多少熱量，相當(dāng)于多少kg柴薪完全燃燒放出的熱量（q氣為7.5×107J/m3，q柴為107J/kg）已知：V=4m3

q氣=7.5×107J/m3

q柴=1×107J/kg求：m柴

Q柴放q柴3×108J107J/kg===m柴30kg解：Q天放=Vq天

=4m3×7.5×107J/m3

=3×108J答：天然氣完全燃燒放出熱量是3×108J,

相當(dāng)于30kg柴薪完全燃燒放出的熱量。Q天放=Q柴放例2：判斷關(guān)于熱值的說法正確的是：（

）A、通風(fēng)越好，供氧越充足，燃料的熱值就越大B、1kg酒精比0.2kg酒精的熱值大C、汽油不燃燒時，熱值為0D、1kg燃料燃燒時放出的熱量就是它的熱值E、燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量就越多F.熱值是燃料本身的一種屬性。只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等均無關(guān)。F

燃料能完全燃燒嗎？燃料的利用率能為100％嗎？請閱讀課本23頁熱機效率的第一段和第二段，舉例回答。問題：燃料的內(nèi)能有用機械能

二、熱機的效率想一想在內(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？摩擦、散熱、燃料未完全燃燒損失的能量廢棄帶走的能量

熱機中能量有損失：

燃料的內(nèi)能①燃料不能完全燃燒②克服機器的摩擦③散熱④廢氣帶走有用機械能1.定義：2.公式：用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。W有Q放η=3.提高熱機效率的方法：a.使燃料盡量充分燃燒b.減小機械摩擦c.減小機械散熱和廢氣帶走的熱量例3某家庭需要將50kg、20℃的水加熱到60℃作為生活用熱水，他們利用煤氣灶燒水，需燃燒0.8kg煤氣。煤氣的熱值q=4.2×107J/kg，水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)求：（1)50kg、20℃的水加熱到60℃需要吸收的熱量。（2）完全燃燒0.8Kg煤氣放出的熱量。（3）煤氣灶燒水的效率。已知：m水=50Kgt0=20℃t=60℃c水=4.2×103J/(Kg·℃)m煤=0.8Kgq煤=4.2×107J/Kg求：（1）Q吸（2）Q放（3）η解：（1）Δt=t-t0=60℃-20℃=40℃Q吸=cmΔt=4.2×103J/(Kg·℃)×50Kg×40℃

=8.4×106J（2）Q放=q煤·m煤

=4.2×107J/Kg×0.8Kg=3.36×107J

(3)

η===25％

Q吸Q放8.4×106J3.36×107J

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%

4、熱機與環(huán)境：

a.噪聲污染b.空氣污染提高熱機效率的意義：1.熱機效率是熱機性能的重要指標(biāo)。2.減少燃料的消耗，節(jié)約能源。3.減少有害氣體的排放，降低對空氣的污染。例3：隨著生活條件的改善，小明家住上了新樓房，新樓使用的是天然氣。小明想：將一壺水燒開究竟需要多少天然氣呢？他通過實踐收集如下數(shù)據(jù)：水壺里放入2000cm3、20℃的水，大火加熱直至沸騰。又在物理書中查到天然氣熱值為8×107J/m3。［氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓］

（1）燒開這壺水，水需要吸收多少熱量？

（2）如果小明家天然氣爐具的效率是40%，燒開這壺水，需要燃燒多少m3的天然氣？已知：V水=2000cm3=2×10-3m3

t0=20℃t=100℃q天燃?xì)?8×107J/m3

η=40%ρ水=1×103kg/m3

c水=4.2×103J/(kg·℃)求:(1)Q吸(2)V天然氣解（1）m=ρ水V水=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kgQ水吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J（2）V天q天η=Q吸Q吸q天η6.72×105J8×107J/m3×40%===V天0.21m3答：水需要吸收熱量6.72×105J，燒開這壺水，需要燃燒0.21m3的天然氣。Q放=V天q天Q放η=Q吸已知酒精的熱值是3.0×107J/kg，則5g的酒精完全燃燒釋放的熱量為

J．現(xiàn)用酒精爐燒水，酒精完全燃燒釋放的熱量有42%被水吸收，若水的初始溫度是20℃，則這些酒精完全燃燒能使2kg水溫度升高到

℃．1.5×