1、第2节 热机的效率,知识点一,知识点二,知识点一 燃料的热值 1.定义:我们把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.燃料的种类:固体燃料,如木柴、煤、蜡等;液体燃料,如汽油、柴油、航空煤油等;气体燃料,如煤气、天然气、氢气等。 3.单位:J/kg(或J/m3) 4.热值的物理意义 热值是燃料本身的一种特性,同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变,不随燃料质量的大小而变,即每种燃料都有一个确定的热值,不同燃料的热值一般不同。,知识点一,知识点二,温馨提示热值是反映燃料燃烧释放热量的本领大小的物理量,所谓“完全燃烧”是指全部烧完的意思,即燃料的燃烧必须是与充足的氧气发生完全
2、氧化反应,这是一个理想的燃烧过程,在实际中是难以实现的,所以计算出的理论值与实际有较大的差异(与实际燃烧条件有关)。,知识点一,知识点二,5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式:Q=qm。有的气体燃料完全燃烧放出的热量公式为Q=qV。Q:燃料燃烧放出的热量。q:热值。m:质量。V:体积。 拓展归纳(1)热值反映了燃料的一种性质,不同的燃料,热值一般不同。它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。 (2)定义式,q= ,推导式,Q=mq,m= 。Q表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J,m表示燃料的质量,单位是kg,q表示燃料的热值,单位是J/kg;若燃料热值的单位是J/
3、m3,则计算燃料完全燃烧放出的热量时用公式Q=Vq。,知识点一,知识点二,例1 下列关于热值的说法正确的是( ) A.燃料越多,它的热值就越大 B.燃料燃烧时放出的热量越多,它的热值就越大 C.相同质量的燃料,完全燃烧时放出的热量越多,热值越大 D.同一种燃料,燃烧的情况不同,它的热值就不一样 解析:热值是燃料的一种特性,它的大小与燃料自身有关,与燃料的质量、燃烧状况、燃烧时放出的热量无关。同种燃料热值相同,不同的燃料热值一般不同。故A、B、D均不正确。 答案:C,知识点一,知识点二,知识点二 热机的效率 1.燃料的利用率: (1)影响燃料有效利用的因素 一是燃料不可能完全燃烧;二是燃料燃烧放
4、出的热量只有一部分被有效利用。 (2)炉子的效率 炉子有效利用的热量(水吸收的热量)与燃料完全燃烧放出的热量的比值叫炉子的效率。,一般小型锅炉的热效率在60%左右,现代大型锅炉的热效率在90%左右。,知识点一,知识点二,拓展归纳提高燃料的利用率的方法:(1)使煤充分燃烧:将煤磨成煤粒,加大送风量。(2)加大受热面积,减少烟气带走的热量。,2.热机的效率: (1)热机燃料燃烧放出的热量走向示意图:,知识点一,知识点二,(2)热机的效率 定义:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比,叫热机的效率。,热机的效率总是小于1的原因: 因为热机在工作过程中,必须要消耗一部分的能量,用来克服摩
5、擦做功,同时空气的热传导也会消耗一部分能量,严格起来讲,热机的效率甚至很难达到60%。,知识点一,知识点二,拓展归纳提高热机效率的方法: a.加强技术创新,采用先进的工艺和技术设计制造热机; b.使燃料在汽缸内充分燃烧; c.尽量减少各种热量散失; d.使用时,注意保养,定期检查,保证良好的润滑,减少因克服摩擦做功而消耗的能量。,知识点一,知识点二,例2 某省今年再次出现大面积干旱,各地都在使用抽水机引水灌溉。某抽水机在2 h内把1.8106 kg的水提升了6 m流入沟渠,再去灌溉农田。(g取10 N/kg)求: (1)此抽水机2 h做了多少有用功? (2)此抽水机的有用功率是多少? (3)带
6、动抽水机的动力装置为柴油机,2小时燃烧的柴油为5 L。则抽水机的效率为多少?(柴油取0.8103 kg/m3,q柴油取4107 J/kg),解析:(1)抽水机对水做功 W有用=Gh=mgh=1.8106 kg10 N/kg6 m=1.08108 J;,知识点一,知识点二,m=柴油V=0.8103 kg/m3510-3 m3=4 kg, 5 L柴油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=4 kg4107 J/kg=1.6108 J, 抽水机的效率,答案:(1)1.08108 J (2)15 kW (3)67.5%,考点一,考点二,考点一 燃料的热值与热量计算 例1 (2016江苏宿迁中考)某太阳能热水器
7、中装有40 kg的水,阳光照射一段时间后,水温从10 升高到60 ,已知c水=4.2103 J/(kg)。求: (1)热水器中的水所吸收的热量。 (2)如果水吸收的热量由天然气来提供,需要完全燃烧多少立方米的天然气?(天然气的热值取4.2107 J/m3,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收) 解析:(1)热水器中水吸收的热量Q=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)40 kg(60 -10 )=8.4106 J。 (2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=8.4106 J,因为Q放=Vq,所以,天然气的体积V= =0.2 m3。 答案:(1)8.4106 J (2)0.2 m3,考
8、点一,考点二,考点一,考点二,考点二 热机的效率 例2 (2016山东德州中考)天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 的水加热至沸腾,大约需要10 min,已知水的比热容为4.2103 J/(kg),天然气的热值取3.5107 J/m3。求:(1)水吸收的热量; (2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气?,考点一,考点二,解析:(1)在标准大气压下,水沸腾时的温度t=100 ,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)3 kg(100 -20 )=1.008106 J。,答案:(1)1
9、.008106 J (2)4.810-2 m3,考点一,考点二,P26动手动脑学物理 1.1.8104 J 0.39 g 相当于12粒药片 解析:他从1楼步行到11楼克服重力做的功 W=Gh=mgh=60 kg10 N/kg310 m=1.8104 J; 由题意知Q油放=W=1.8104 J,又Q油放=mq,=0.39 g,大约相当于12粒药片的质量(一般抗生素一粒药的成分多为0.25 g或0.5 g),2.3.8倍 相关计算见解析 解析:干木柴的热值约为1.2107 J/kg, 煤油的热值约为4.6107 J/kg, 由Q木柴=Q煤油,即q木柴m木柴=q煤油m煤油,3.5.8107 t 解析:效率提高前与提高后汽车做的有用功相等,所以Q放=Q放,即nmq=nmq,m=m,m= 1.742 t,则10亿辆车节省的汽油质量为m=1091.8 t-1091.742 t=5.8107 t。 4.减小有害气体的排放量,降低对空气的污染。减小燃料的消耗,节约能源。,
