資源簡介

(共23張PPT)
第十四章 內(nèi)能的利用
第3節(jié) 熱機的效率
熱機工作時需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，對外做功的目的是將燃料中的化學能轉(zhuǎn)化為機械能。熱機中的燃料燃燒釋放的熱量能被完全利用嗎？
熱機的效率
從原始社會到現(xiàn)代社會，人類所用能量的很大部分是從燃料燃燒中獲得。
固體燃料
液體燃料
氣體燃料
化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
生活中燒開一壺水，有煤、干木柴，你會選擇什么燃料？為什么呢？
燃燒1 kg煤放出的熱量，是燃燒1 kg干木柴放出熱量的兩倍多。
質(zhì)量相等的不同燃料，燃燒時放出的熱量通常是不同的。
我們把某種燃料完全燃燒釋放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。
1.符號：
2.定義式：
q
3.單位：
指燃料燃燒后，全部變成不可燃燒物的過程。
②氣體：
q =
V
Q
①固體或液體：
q =
m
Q
J/kg 或
J/m3
4.物理意義：
熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。
【例】從表中可以查到氫氣的熱值為1.4×108J/kg；
表示：1kg氫氣完全燃燒時放出的熱量是1.4×108J。
5.熱值的影響因素：
與燃料的質(zhì)量、 體積、 是否完全燃燒以及燃料的狀態(tài)（ 固態(tài)、 液態(tài)或氣態(tài)） 無關(guān)。
與燃料的種類有關(guān)
6.熱值的相關(guān)計算：
燃料燃燒放出的熱量： Q放=qm
【例1】如果燃燒30kg干木柴，完全燃燒放出的熱量？
如果用氫氣來代替，需要多少kg？
Q放=q木柴 m=1.2×107J/kg×30kg=3.6×108J
m = = ≈2.6kg
q
Q
3.6×108J
1.4×108J/kg
若用干木柴燒水，干木柴能完全燃燒嗎？干木柴燃燒放出的熱量全部能被水吸收嗎？
燃料很難完全燃燒
按熱值計算出的熱量＞燃料燃燒實際放出的熱量＞能有效利用的熱量。
水吸收的熱量只占煤完全燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是被有效利用的。
【例2】用干木柴將1 kg的水燒開(從25 ℃加熱到100 ℃)，共使用0.05kg的干木柴。(q干木柴=1.2×107 J/kg)
(1)這些干木柴完全燃燒放出熱量是多少J？
(2)水吸收的熱量是多少J？
Q放=q干木柴V= 1.2×107 J/kg×0.05 kg= 6×105 J
解：(1)干木柴完全燃燒放出熱量：
(2)水吸收的熱量：
=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃ 25 ℃)
=3.15×105 J
Q吸=cm(t-t0)
對于熱機而言，用來做有用功與燃料完全燃燒放出熱量之比，叫做熱機的效率。
2.公式：
1.定義：
η= ×100%
W有用
Q放
3.物理意義：
熱機的效率是衡量熱機性能的重要指標。
4.常見熱機的效率：
蒸汽機的效率只有6%~15%
汽油機的效率為 20%~40%
柴油機的效率為30%~45%
噴氣式發(fā)動機的效率為50%~60%
①使燃料充分燃燒
把煤磨成煤粉或煤粒，加大煤與氧氣的接觸面積，使其燃燒得更充分，從而提高燃料的利用率。
②盡量減少各種熱量損失
對鍋爐進行外部隔熱處理，可以避免熱能向外丟失。
5.提高熱機的效率的途徑：
③盡量減少各種熱量損失，設法利用廢氣的能量
熱電站：大型發(fā)電機常常由蒸汽輪機推動 ，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般的火電站，燃料的利用率大大提高。
發(fā)電
供暖
5.提高熱機的效率的途徑：
④熱機設計制造，提高技術(shù)和使用新材料。
⑤保證良好潤滑，減少摩擦額外消耗的功。
拉力賽車進站維修
汽車發(fā)動機添加機油
5.提高熱機的效率的途徑：
1.關(guān)于熱機的效率，下列說法中正確的是(　　)
A. 熱機的效率可以等于1
B. 熱機的效率越高，說明做功越快
C. 利用內(nèi)能做的有用功多，熱機效率不一定高
D. 設法利用廢氣的能量也不能提高熱機效率
C
2. 小亮使用干木柴燒水.若完全燃燒420 g干木柴放出的熱量能使質(zhì)量為10 kg、初溫為15 ℃的水升高到75 ℃，則干木柴完全燃燒放出的熱量為__________J.此次使用干木柴燒水的效率為__________.干木柴放出的熱量若由天然氣來提供，需要________m3的天然氣. [已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q干木柴=1.2×107 J/kg，q天然氣=4.0×107 J/m3]
5.04×106
50%
0.126
3.下列關(guān)于熱值的說法正確的是（　　）
A．5kg煤的熱值大于1kg煤的熱值
B．燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多
C．燃料燃燒不完全時熱值變小
D．燃料的熱值是燃料本身的特性
D
4.關(guān)于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（　　）
A．沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B．燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C．熱值是燃料的一種特性，它與燃料的質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無關(guān)
D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
C
5.關(guān)于熱機和鍋爐的效率，下列說法中正確的是（　　）
A．熱機做的有用功越多，效率一定越高
B．熱機和鍋爐使用的燃料的熱值越大，它們的效率越高
C．向鍋爐內(nèi)多加些煤，加大火力可以提高鍋爐的效率
D．熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D
6.如圖所示是一款新型無人駕駛汽車，該款車在一段平直公路上勻速行駛36km的過程中受到的平均阻力為1.5×103N，消耗汽油4kg。該汽車的汽油機獲得動力的沖程是______沖程，汽油完全燃燒放出的熱量為 J，發(fā)動機的熱機效率為____（汽油的熱值q=4.5×107J/kg）。
做功
1.8×108
30%
【作業(yè)】使用清潔能源天然氣有助于國家提出的2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。現(xiàn)用天然氣灶將質(zhì)量為5kg，初溫為18℃的水加熱到98℃，已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg ℃)，天然氣熱值為4.2×107 J/m3，若此過程的熱效率為40%。求：
(1)在此過程中水吸收的熱量；
(2)在此過程中消耗天然氣的體積。
熱機效率
燃料
熱值
熱機的效率
分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料。
燃料燃燒過程中化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
定義：燃料完全燃燒時放出的熱量與燃料質(zhì)量之比。
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。
公式：
單位：
焦/千克（J/kg）
焦/立方米，（J/m ）
或
公式：
提高熱機效率的方法
1.完成動手動腦學物理；
2.完成同步練習冊；

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