第四讲热机的效率

第四讲热机的效率知识点：燃料的热值：单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；热值的符号：q；单位：焦/公斤，符号为J/㎏；意义：汽油的热值是J/kg，其意义是1kg汽油完全燃烧放出的热量是J；注意：燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧状况等无关；应用：火箭惯用液态氢燃料是由于：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。热机的效率：定义：热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率。公式：：其中：有用功的计算:可用W有用=FS，或W有用=Pt；燃料完全燃烧放出的能量：热机能量损失的因素：燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、克服摩擦做功而消耗的能量、废气带走的热量（这个是重要的）；提高热机效率的途径和节能办法：尽量减少多个热损失，如确保良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；尽量减少多个热损失，如确保良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量。重难点：炉子的效率：定义：有效运用的热量（水吸取的热量）与燃料完全燃烧放出的热量之比；提高燃料运用率的办法：使燃料充足燃烧：如将煤磨成煤粒，加大送风量；加大受热面积，减少烟气带走的热量。例题1.有关燃料的热值，下列说法对的的是（）A．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关B．燃烧1kg的某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小2.在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假设汽油完全燃烧）．汽油的热值为q=4×107J/kg，求：（1）在测试过程中，汽车牵引力所做的功W．（2）该型号汽车的热机效率η．3.酒精灯内的酒精在实验中用去二分之一，则剩余的这二分之一（）A．密度不变，比热容和热值都变为原来的二分之一B．质量、比热容和热值都变为原来的二分之一C．比热容不变，质量和热值都变为原来的二分之一D．比热容和热值都不变，质量变为原来的二分之一4.水壶里装有2kg、20℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107J/m3，大气压强为1原则大气压，c水=4.2×103J/（kg•℃），求：（1）烧开这壶水，水需要吸取多少热量？（2）若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是多少？5.下表是某品牌小轿车的某些技术参数．其中排气量是指发动机气缸的工作容积，普通状况下，发动机的排气量越大，功率越大；空燃比是指气缸内空气和燃油的质量比．当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，1min内高温高压的燃气推动活塞做功2600次．请你计算发动机在最大功率时．（1）1min内做的有用功；（2）做功一次消耗汽油的质量（3）发动机的效率．（成果精确到1%）6.下列有关说法中对的的是（）A．燃料燃烧月充足，燃料的热值越高B．汽油的热值比普通煤的热值搞，阐明汽油燃烧时放出的热量多C．煤炉烧水时，煤燃烧越充足，煤炉的效率越高D．汽油机的功率越大，效率越高学业水平训练1.有关燃料的热值，下列说法中对的的是（）A．燃料的热值与燃料的燃烧状况有关B．容易燃烧的燃料，热值一定大C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多D．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是同样的2.燃烧甲乙两种燃料，甲放出的热量比乙多，则（）A．甲的质量一定大B．甲的热值一定大C．甲的比热容一定大D．条件局限性无法判断3.煤炭在当代社会的大型锅炉中燃烧和在家用小煤炉中燃烧相比，下列说法中对的的是（）A．在锅炉中燃烧的热值高B．在锅炉中燃烧的效率高C．在锅炉中燃烧产生的热量多D．用煤炉烧煤少，效率高4.用燃气灶烧水时，把质量为1kg、初温为20℃的水加热到70℃，共燃烧了10g煤气．已知煤气的热值约为4×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），则水吸取的热量为____J，煤气完全燃烧放出的热量为_________J，煤气灶烧水的效率为_________%5.氢能源含有来源广、热值高、无污染等优点．氢气的热值为14.3×107J/kg，完全燃烧0.5kg的氢气可放出________J的热量．若一罐氢气用去了二分之一，则剩余氢气的热值________（填“变大”、“变小”或“不变”）中考水平训练1.在“比较质量相等的不同燃料充足燃烧时放出的热量”的活动中，小明发现分别使5g的酒精和5g的碎纸片充足燃烧后，被它们加热的各100g、25℃的水的温度分别上升到80℃和45℃．这阐明（）A．燃烧酒精总比燃烧碎纸片放出的热量多B．酒精含有的热量比碎纸片大得多C．酒精的内能比碎纸片内能大得多D．酒精的热值比碎纸片的热值大2.历史上热机的出现曾标志着人类运用能源的巨大进步，早期的蒸气机是将水加热高温，运用高温高压蒸气推动机器转动的，与现在的内燃机相比，蒸气机的效率较低，除了机械造的技术因素外，尚有一种重要的因素是（）A．内燃机所用燃料的热值高B．蒸气机工作过程不符合能的转化规律C．内燃机的功率大D．蒸气机工作时水蒸气带走了相称一部分能量3.甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（）A．甲的功率比乙的大B．甲做的功比乙的多C．甲消耗的柴油比乙的少D．做相似的有用功甲耗油少4.如图所示，甲乙丙三图中的装置完全相似。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相似。（1）比较不同燃料的热值，应选择_______两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择_________两图进行实验．（2）水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），它的物理含义是__________________________；（3）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为_____________J．5.液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，某些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃正好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸取燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg•℃），问：（1）瓶内燃气的热值是多少？（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？6.十堰是全国闻名的汽车城，是现在国内规模最大的商用车生产基地，产品涉及载重车、客车、专用车及其零部件．已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，消耗燃油3L（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW．若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为3.15×107J/kg，求：（1）汽车行驶速度是多少？（2）汽车行驶过程的牵引力是多大？（3）汽车发动机的效率是多少？7.某物理爱好小组的同窗，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）通过6min时间加热，水所吸取的热量；（3）煤炉烧水时的热效率．热学训练专项1、天然气是一种清洁的能源.国家“西气东输”重点工程的建设，对环保和缓和东部地区能源紧张等问题都有重大意义.已知天然气的热值是4.5×107J/m3，那么将100m3的天然气通过管道从新疆吐——哈油田送往沿海地区，相称于输送了多少J的能量?.若这些能量能够把10t初温为20℃的水烧开（在原则气压下），天然气的运用率为多少?（成果保存1位小数）.2、某同窗在实验室用酒精灯把0.1kg的水从20℃加热到100℃。

求：（1）水吸取的热量。

（2）如果这些热量由酒精燃烧提供，最少要完全燃烧多少公斤酒精?[水的比热容c=4.2×l03J／（kg・℃）；酒精的热值q=3.0×l07J／kg]3、用燃气灶烧水．燃烧0.5kg的煤气．使50kg的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4．2×103J／(kg・℃)．煤气的热值为4．2×107J／kg．求：（1）0．5kg煤气完全燃烧放出的热量．（2）水吸取的热量．（3）燃气灶烧水的效率．4、小彤家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为21kg。液化气的热值取5×107J／kg．（1）1kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？（2）若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60％被运用，那么散失的热量是多少？（3）小彤想节省能源、减少能耗，若将上述散失的热量全部运用起来，能够把多少温度为20℃的水加热到100℃？【c水=4.2×103J／(kg·℃)】5、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量；水吸取的热量【c水=4.2×103J／(kg·℃)】（2）如果水吸取的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求最少需要燃烧多少煤气（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）

(3)燃气灶烧水的效率．6、如图简易太阳能热水器受光面积1．2m2，内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m2面积上水吸取的热量是7．56×104J。问：(1)太阳能热水器内壁为什么涂成黑色?

(2)20℃的水晒3h后水温达多少度?(3)煤气的燃烧值是4．2×107J／kg，若煤气灶的效率为40％，烧热这些水需燃烧多少煤气?7、有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数以下表所示，将它安装在阳光充足的水平台面，并注满水。

型号

JL一88

水容量／L

80

本身质量／kg

40(1)若它的底部支架与水平台面的接触面积为0．3m2，求它对台面的压力和压强(取g=lON／kg)．(2)德州市(晴天)平均每平方米的面积上，每小时接受的太阳能约为2．8×106J．若该热水器接受太阳能的有效面积为1．5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接受的太阳能(E)约为多少?若这些太阳能有60％被热水器中的水吸取，则可使水温升高多少?[C水=4．2×103(J／kg・℃)]8、小王学习了有关热学的知识后，懂得水的比热容是4.2×103J／(kg・℃)．(1)如果小王用燃气灶将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，则水需要吸取多少热量?

(2)若小王烧水用的燃气灶使用的是热值为4.2×107J/kg的煤气，且燃气灶烧水时的热效率(热效率等于水吸取的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比)为20％，则实际消耗的煤气为多少公斤?

(3)为了节省能源，小王对燃气灶进行了改善，使燃气灶的热效率得到了提高．若小王在同样的条件下将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，可比原来节省0.04kg的煤气，则现在燃气灶烧水时的热效率为多少？9、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到l00℃，燃烧了6kg的无烟煤，试求：（1）锅炉内的水共吸取多少热量？（2）6kg无烟煤完全燃烧共放出的热量是多少？（3）该锅炉的热效率是多少？（4）请你简要阐明该锅炉的热效率较低的可能因素。10、设计汽车发动机时，既要考虑能量的运用效率，也要考虑发动机的冷却问题。

(1)为了避免发动机过热，汽车的冷却系统惯用水的循环来减少发动机的温度，5kg水在冷却系统中升高50℃，所吸取的热量是多少?(C水=4.2×103J／(kg・℃))

(2)柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，则该汽车每分钟的耗油量是多少?(柴油的燃烧值是3.3×103J／kg)11、完全燃烧0.1Kg的酒精放出多少热量?若这些热量的二分之一正好使8Kg的某种物质温度升高45℃，求这种物质的比热已知酒精的燃烧值为3×107J／kg．12、从12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90％，乙醇(即酒精)体积占10％。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量。它不影响汽车的行驶性能，还能减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，能够缓和因石油资源短缺而造成的经济压力，乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是现在世界上可再生能源的发展重点。物质名称密度(kg/m3)物质名称密度(kg/m3)纯水1.0×103酒精0.8×103煤油0.8×103普通汽油0.7×103(1)根据下表给出的某些液体的密度，求乙醇汽油的密度。(2)某型号汽车使用上述乙醇汽油，在水平路面上匀速行驶，受到的阻力是920N，每行驶100Km耗油10L，求该车此时的效率。(乙醇汽油的热值为4.6×107J／kg，计算成果保存百分数的整数位)13、某物理爱好小组为了探究地球表面水吸取太阳能的本领，做了以下实验：用一脸盆装6kg的水，水的表面积为0.1m2，通过太阳光垂直照射15min，水温升高了5℃.问：

（1）实验时6kg的水15min内吸取了多少热能？

（2）平均每分钟1m2水面吸取的热量是多少？

（3）若用加热的方式使同质量的水升高相似的温度，最少需要燃烧多少m3的液化气？（假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸取，液化气的热值是5.0×107J/

m3）14、太阳能热水器内装40kg的水，在阳光照射下，水的温度由20℃升高了25℃，求：①水吸取的热量。②如无热量损失，这些热量相称于完全燃烧多少kg的热量。（q煤=3×107J/kg,C水=0.88×103J/（kg·℃）15、我市对烧水、煮饭的管道进行改造，天然气已在我市广泛使用，小明为测定他家天然气灶烧水的效率，在质量为200g的铝壶中放入5L20℃的冷水，统计下当时气量表的示数134.731m3，打火烧水，26min后水烧开了，小明这时观察气量表的示数是134.871m3，已知天然气的热值为4.0×107J/m3，单价为2.5元/m3，问：⑴、烧开这壶水，耗费天然气多少元？⑵、这壶水烧开，共吸取了多少热量？⑶、这个天然气灶烧水的效率是多少？⑷、现在农村不少家庭还在使用煤炉，家庭使用天然气和煤炉相比，有什么有点？16、铜的比热容是铅比热容的3倍，质量相似的铜块和铅块，若它们升高的温度之比为1：3，则它们吸热之比为（）A、9：1B、1：9C、1：1D、1：317、已知铜的比热容是铅的比热容的三倍质量相似的铜块和铅块若他们吸取的热量之比为3：2，则他们升高的温度之比是（)18、甲乙两块铁的质量之比是2：1，吸取的热量之比是4：3，它们升高的温度之比是（

）19、质量是150g、温度为20℃的水吸取1.89×104J的热量后，温度升高多少？若继续加热，使水的温度升高到80℃，则水又吸取了多少热量？20、安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛运用．如图所示，一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]（1）水吸取的太阳能是多少？（2）这些能量相称于完全燃烧多少公斤干木柴放出的热量？[q干木柴=1.2×107J/kg]．21、星期天小惠在家用燃气灶烧水,已知该燃气灶的热效率是20%，他把2kg、25℃的水烧开，（假设当时大气压为原则大气压）。燃气的热值是4.5×107J/kg，求：①、水需要吸取多少热量？②、加热这些水需要多少kg的燃气？22、为研究不同物质的吸热能力，某同窗用两个完全相似的酒精灯，分别给质量和初温都相似的甲、乙两种液体同时加热，分别统计加热时间和升高的温度，根据统计的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图所示．（1）根据图象，某同窗认为：“加热相似的时间时，甲升高的温度高某些，这阐明甲吸取的热量多某些．”这位同窗的判断与否对的？请阐明理由．（2）要使甲、乙升高相似的温度，应给____加热更长的时间，这阐明______的吸热能力强些．（3）如果已知甲的比热容是1.8×103J/（kg•℃），则乙的比热容是___________J/（kg•℃）．23、两个铁块的质量之比4：1，升高的温度之比1：2，则两铁块的比热容之比______，吸取的热量之比________.24.某金属的比热为质量为500g，把它从20℃加热到90℃，需要吸取多少热量？25质量相似，原来温度也相似的铁块和水放出相似的热量后，把铁块投入水中，这时热传递的方向是如何的？26.一滴水从100m高空匀速落到地面上，如重力对其所做的功全部转化为它的内能，能使这滴水的温度升高多少℃（）27一质量为0.05g的水滴，从200m的高空落到地面，如重力对其所做功的80%转化为它的内能，它的温度升高多少？28、用煤气灶既方便又环保，普通的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23℃的水沸腾，该都市水的沸点为93℃，求：⑴水吸取的热量；⑵若煤气灶放出的热量70%被水吸取，煤气灶实际放出的热量为多少29、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同窗的协助下，制造了一台简易的太阳能热水器。（1）若用这台热水器每天可将100kg的水从20℃加热到60℃，这些水吸取的热量是多少？（2）若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸取，她家改用太阳能热水器后平均每天可节省液化石油气多少kg？（液化石油气的热值是8.0×107J/kg）（3）请你说出太阳能热水器的优点。（最少说出一条）30、随着国民经济的发展，汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求：

(1)这些汽油完全燃烧放出的热量；

(2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。31、某辆小轿车油箱内装有32kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km．假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920N．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107J/kg．求：（1）汽车达成目的地牵引力所做的功；（2）通过计算阐明汽车在行驶途中与否需要加油32、太阳能是一种清洁能源．某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些水吸取的热量是多少？，这些热量相称于完全燃烧多少的天然气放出的热量．[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J／(kg·℃)]33、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试