热机的效率 全国优质课一等奖

热机的效率能量的获取人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能．原始社会火的利用．现代社会取暖的方法：煤取暖、电取暖．电能的获得主要的方法是火力发电．燃料的种类：

固体燃料如：干柴煤等

液体燃料如：汽油柴油酒精等

气体燃料如：氢气天然气等燃料燃烧过程：化学变化燃料的化学能转化为内能燃料的燃烧

右图表示一个四口人之家使用某种燃料时的月消耗量。使用不同燃料，消耗量是不同的。为什么？一、燃料的热值1.物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量2.定义：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定义式：q=Q／m3.单位：焦每千克焦每立方米符号：J/kg

或J/m3如：干木柴的热值是q=1.3x107

J/Kg物理意义：１kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.3x107J几种燃料的热值（焦/千克）

氢1.4×108

汽油4.6×107

酒精3.0×107

柴油3.3×107

煤气3.9×107

煤油4.6×107

天然气7.1~8.8×107

烟煤（约）2.9×107

无烟煤（约）3.4×107

焦炭3.0×107

木炭3.4×107

干木柴（约）1.2×107

（J·m-3

）（J·m-3

）理解热值是燃料的一种特性与燃料的种类有关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同思考：火箭为什么以液态氢为燃料？氢的热值大燃料燃烧释放热量计算公式：

Q放=mq

或Q放=Vq

分析：由Q放=mq

决定燃料燃烧放热大小的因素：1.燃料的质量2.燃料的热值3.燃料是否完全燃烧例：3Kg的酒精完全燃烧可放出多少热量？解：Q放=mq

=3KgX3.0x107J/kg=9.0x107J用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气0.14米3.问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？(q=8×107焦耳/米3)练一练：1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的是(）A、液化石油气B、煤气C、烟煤D、木柴A2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（）A、较小的质量B、较小的密度C、较大的比热容D、较大的热值D3.把5kg、40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）炉子的效率

炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率。表达式：η=Q吸／Q放

提高锅炉的效率和燃料的利用率的措施：1.把煤磨成煤粉，可以燃烧得比较完全。2.加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。3.用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。热机效率讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放机械传热损失一部分能量

热机真正转变为对外做功的部分废气排出带走的能量热机中燃料释放能量的主要走向示意图热机中能量损失的原因燃料的不完全燃烧气缸部件吸热后的热量散失废气带走的热量克服摩擦做功而消耗的能量。高热机效率，可提高燃料的利用率。

热机效率：1.定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率定义式：η=W／Q放2.各种热机的效率:蒸汽机:6﹪~15﹪汽油机：20﹪~30﹪柴油机：30﹪~45﹪提高热机效率及燃料的利用率

的主要途径:

1.使燃料燃烧得更充分2.用优良的润滑材料减小摩擦,以减少机械损失.3.设计上不断改进，减少热量的散失。3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施。（热电站）板书一、热值1.物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量2.定义：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定义式：q=Q／m3.单位：焦每千克焦每立方米符号：J/kg

或J/m4、热值是燃料本身的一种特性5.决定因素：种类二、相关公式1.燃料完全燃烧放热公式：Q放=mq

或Q放=Vq

2.不计热损失：Q吸=Q放3.考虑热损失：（1）炉子效率：

η=Q吸／Q放（2)热机效率：

η=W／Q放3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴油能放热

J，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功

J。

（柴油的热值为3.3×107J/kg）4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30kg、20℃的水温度升高到多少度？6.6×1071.98×1075.柴油机甲的效率高于柴油机乙的效率,这表明(

)A.甲做功多B.甲做功快

C.甲消耗柴油少D.甲将内能转化为机械能的比例大D如图所示，是最新一款无人驾驶汽车,该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.75L。假设燃油完全燃烧，发动机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，（已知：汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3，汽油的热值q=4.5×107J/kg）求：（1）该汽车发动机做的有用功是多少?（2）该汽车发动机的输出功率为多少?（3）若1.75L汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使多少kg的水升高50℃？一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功

次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是

J。(q柴油=4.3×107J/kg)今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵参观景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×107J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求：（1）汽车静止时对路面的压强．（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率．（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？【答案】(1)2×105Pa．

（2）2.5×104W．

（3）2.5×108J；18.12kg．如图所示的汽车总质量为1150kg，以72km/h的速度匀速行驶10km，若汽车所受阻力为汽车重力的0.1倍，每个轮胎与路面的接触面积0.05m2．求：（1）汽车对路面压强为多少？（2）汽车行驶过程中克服阻力做了多少功？其功率为多少？（3）若该汽车热机的效率为25%，如果不考虑热机其他的能量损失，汽油热值为4.6×107J/kg，则该汽车行驶10km过程中需要的汽油质量为多少千克？如图为一款内燃机的汽缸结构图，已知活塞的面积为S，在做功冲程中燃气的平均压强为P，做程冲程中活塞移动的距离为L，内燃机每分钟消耗的燃油质量为m，燃料的热值为q，飞轮每分钟转动N周．（以上各物理量均采用国际单位中的主单位，以下计算结果均用题目中的已知量表示）求：（1）做功冲程中活塞受到的压力；（2）做功冲程中燃气对活塞所做的功；（3）每分钟燃料完全燃烧放出的热量；（4）内燃机的机械效率．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率．如图所示是某单缸四冲程汽油机的工作瞬间，