熱機(jī)的效率定

熱機(jī)的效率第十四章第２節(jié)1.熱機(jī)的定義。2.熱機(jī)的分類。3.內(nèi)燃機(jī)的分類。4.內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程及特點(diǎn)。5.汽油機(jī)和柴油機(jī)的相同點(diǎn)及不同點(diǎn)。復(fù)習(xí)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(qiáng)呢？經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(jì)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(hào)：J/kg。氣體燃料的單位：焦每立方米；符號(hào)：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(qǐng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算想一想根據(jù)熱值表，計(jì)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(qǐng)計(jì)算：干木柴煙煤汽油在內(nèi)燃機(jī)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(jī)械能有用機(jī)械能二、熱機(jī)的效率想一想燃?xì)鈨?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(jī)的效率。2．公式二、熱機(jī)的效率

蒸汽機(jī)的效率只有6%~15%

汽油機(jī)的效率為20%~30%柴油機(jī)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?xì)庠畹男师?。解析：?）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(dòng)機(jī)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(hào)專用車在車型測(cè)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(jī)效率是多少？解析：（1）專用汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(fèi)、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(jī)的效率？使燃料充分燃燒;盡量減少各種熱量損失；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)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(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？

不能達(dá)到100%，因?yàn)闊釞C(jī)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?yàn)楦鞣N熱量損失以燃料條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)效率小于100%。熱機(jī)為人類的發(fā)展做出丑了重大貢獻(xiàn)，但也帶來了許多環(huán)境污染問題：C

1．對(duì)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(shí)放出的熱量成正比

B．燃料沒燃燒時(shí)就沒有熱值

C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個(gè)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(jī)效率，下列說法正確的是：

(

)

A．熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)做的有用功多

B．熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)的功率越大

C．要提高熱機(jī)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