九年级物理全册同步讲义：热机效率（人教版）

课时14.2热机效率(帮课堂)(解析版)

幼快【学习目标】

1.知道热值的概念；

2.会进行热值的简单计算；

3.了解热机效率的概念以及提高热机效率的途径;

4.会进行热机效率的简单计算。

检'【知识导图】

在”【基础知识】

知识点一、燃料的热值

1.燃料

(1)燃料的种类

燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。

-固体燃料T木柴、煤炭、秸秆等

------------物理状木------------------------------

燃料的分类仍用-液讣热机一汽油、柴油、酒精等

气体燃料-一＞氢气、煤气、天然气等

(2)燃料燃烧时能量转化

燃料在燃烧时将化学能转化为内能。

2.燃料的热值

燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上

用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。

(1)热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。

(2)热值单位：J/kg。

(3)热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的

是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，

它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关.

(4)燃料燃烧放出的热量：热量：Q放=qm；(0放是燃料放出的热量，单位是J；°是热值，单位是J/kg；加是

质量，单位是kg)

特别提醒

固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/n?”为单位。因此Q放=qm—

般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q眼=Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。

(5)对燃料热值的透析

热值是燃料

热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；

的一种固有

也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关

对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“ikg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。ikg是指燃料的质量，

对完全燃烧如果燃料的质量不是ikg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃

料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该

热值所确定的值

热》的作用燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标

特别提醒

(1)不是任何物质都有热值。热值是燃料的固有性顺，如石块、铁块等非燃料W贡没有热值；

(2)只有燃料放热时，才能用Q攸=qm或Q«=Vq进行计算不要将其与温度降低时的放热公式Q斫cmAt混淆。

培优拓展,常用燃料的热值

见下表:

一些燃料的热值

燃料热值燃料热值

干木柴约1.2xIO7J/kg柴油4.3xIO,J/kg

烟煤约2.9xIO’J/kg煤油4.6x1J/kg

无烟煤约3.4xIO7J/kg汽油4.6xIO7J/kg

焦炭3.0xJ/kg氢1.4x108J/kg

木炭3.4x107J/kg煤气约3.9xl()7j/m3

773

酒精3.0x1()J/kg沼气约l.9x|0J/m

【例1】关于热值和热机效率，下列说法正确的是()»

A.使燃料燃烧更充分，可提高热机效率；

B.热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高；

C.1kg汽油在汽缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值;

D.火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能

【答案】A.

【解析】A.使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确；

B.热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，故B错

误；

C.1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完

全燃烧、燃料的质量等无关，故C错误；

D.火箭升空时燃料燃烧放出的热量一部分转化为机械能，一部分转化为其他形式的能量，故D错误。

故选Ao

【例2】安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。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℃。(水的比热容为4.2X

103J/(kg・℃)、干木柴的热值为1.2X10，J/kg)

(1)水吸收的热量是多少？

(2)这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？

【答案】(1)6.3X1(0；⑵5.25kg。

【解析】(1)水吸收的热量:Q双=cmi4t=4.2X10：'j/(kg・℃)X250kgX(80℃-20℃)=6.3X10J,

(2)这些热量相当于完全燃烧叱千克干木柴放出的热量，

由Q，w=Q4!(=01^口J得：ni2=G~=_63/'】_.=5.25kg。

q1.2xlO'J/kg

答：(1)水吸收的热量是6.3义10」；(2)这些能量相当于完全燃烧5.25kg干木柴放出的热量。

【点睛】(1)知道水的质量、水的初温和末温，根据吸热公式计算水吸收的热量；(2)求出了水吸

收的热量，由题知QQQ，&,利用Qss=mq计算需要完全燃烧多少干木柴。

知识点二、热机的效率

1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。

例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分

能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热

量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：

2.锅炉的效率

(1)锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水

的容器，炉是燃料燃烧的装置。

锅炉有效利用的热量^S-xlOO%

锅炉的效率〃=

燃料完全燃烧放出的凝Q放

(2)提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等;

二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。

3.内燃机中热量燃烧的能量流向图

良气排出带走的能方(等，克服摩擦)

很难全赢0卜__

能全届散发照/

4.热机效率

(1)定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。

(2)计算公式：〃=@里X100%

。总

对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可

写成：7=}^fflxloo%='1^x100%

。总qm

O

(3)物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一

个重要指标。

(4)常见热机效率：蒸汽机6%15%,汽油机20%-30机柴油机30随45%。

特别提醒：热机效率总小于1的原因

因为热机中用于做有用功的育缰只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限

制，这部分能量一定小于完全蟆放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即热机的效率

一定小于1。

5.提高热机效率的主要途径

①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧(将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧)；

②减少各种热量损失(I.加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量：H.使用较好的保温材料，减

少热损失)；

③在热机设计和制造上，采用先进的技术；

④保障良好的润滑，减少机械摩擦。

例拓展A废弃能量的利用

在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的主要措

施。例如，人们将发电厂蒸汽轮机排除的废气送入热电站进行供热，将废气中的能量甲乙利用，大大提高

了热量的利用率。

【例1】关于热机的效率，下列说法正确的是()。

A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多：

B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高；

C.热机的效率越高说明做功越快；

D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

【答案】Bo

【解析】A.热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况

下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。

B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；

C.热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大,

功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，

故C错误；

D.根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。故选B。

【例2】己知天然气的热值为3.8X101/m3,水的比热容为4.2X10)/(kg•℃)。求：

(1)完全燃烧1.4X10"天然气放出多少热量？

(2)若某天然气灶的效率为60%,则这些天然气可将质量为3.8kg,初温为25℃的水加热到多少"C?

(当地的大气压强为1标准大气压)

【答案】(1)5.32X10'5j；(2)45℃。

2:i75

【解析】(D完全燃烧1.4X10讨天然气放出的热量：Qtt=Vq=1.4X10mX3.8X10J/m=5.32X10J；

(2)由题知，水吸收的热量:Q®=Q»X60%=5.32X105JX60%=3.192X10SJ,

3.192xlO5J

由QQcmZXt可得水升高的温度：~钎——7-=20℃；

cm42X103J/(kgU)x38kg

水的温度升高到：25℃-20℃=45℃o

答：（1）完全燃烧1.4X10冒天然气可放出5.32X10」热量；（2）若某天然气灶的效率为60队则这些

天然气可将质量为3.8kg,初温为25℃的水加热到45℃。

二0【方法帮】

题型一：热值及其计算

【角度1】对热值的理解

★易错警示

某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。从定义上看，热值是燃料的一种性

质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。

【典例】下列说法正确的是（）。

A.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%；

B.尽量增大热机的功率，可以提高热机的效率；

C.燃料燃烧放出的热量越多，它的热值就越大；

D.热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧后放出的热量

【答案】Do

【解析】A.以天然气为燃料，仍有热量散失，仍需克服摩擦做功，因此汽车发动机的效率始终不能达

到100%,故A错误；

B.功率反映热机做功的快慢程度，而热机效率反映有用功在燃料完全燃烧放出的热量中所占的比例大

小，它们是两个不同的物理量，没有直接的关系，故B错误；

C.热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况以及放出热量的多少无关，故

C错误；

D,热值是一定质量的燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比值，在数值上等于1kg某种燃料完全燃

烧后放出的热量，故D正确。故选D。

【角度2】热值的相关计算

方法也扳

解答是要注意干木柴完全燃烧放出的热量完全被水吸收，从而建立等式关系QHQ吸。

【典例】完全燃烧0.35kg干木柴放出的热量为J,假设这些热量全部被水吸收，能使kg

水的温度升高50℃。（ex4.2X103J/（kg•℃）,干木柴的热值是1.2X101/kg）

【答案】4.2X106；20.

【解析】干木柴放出的热量：Q：=肛/g=0.35kg101kg=4.2工103，

假设这些热量全部被水吸收：a=。二=4210fJ,

42；10

由爆:询触可得，水的质量：叽=级=------——、=20kg。

深34210;J(kgJ，C)50t—

【点睛】本题利用了公式。=打勺和熙：=的掰进行计算，关键是注意“升高到”和“升高了”的区别，

这个也是学生容易出错的地方。

题型二：热机效率

【角度1】对热机效率的理解

方法点费

对热机效率高的两种理解：

(1)当燃烧相同的燃料时，效率高的做的功多；

(2)当做的有用功相同时，效率高的消耗的燃料少。

【典例】下列关于热机效率的说法中正确的是()。

A.蒸汽机的效率比内燃机高；

B.热机的功率越大，它的效率也一定越高；

C.用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧放出的能量之比叫热机效率；

D.用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比叫热机效率

【答案】D»

【解析】A.在热机中，蒸汽机的效率最低，故A错误；

B.热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故B错误；

CD.根据热机效率的定义，热机所做有用功(有效利用的能量)与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做

热机效率，故C错误，D正确。故选D。

【角度2】热机效率相关计算

【典例】使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然

气灶将质量为2kg,初温为15℃的水加热到95℃,水吸收的热量是J：若此过程的热效率为40%,

则此过程消耗天然气(水的比热容为4.2“10号/(kg・℃),天然气热值为4.2xl07/m3)

【答案】672X103：004。

【解析】⑴水吸收的热量是4=加山川2乂1内/蚓rix2kgx(9^C-15Vi=672xl0iJ

故水吸收的热量是672xlO51o

[2]若此过程的热效率为40笳则天然气的释放的热量为Q.=

则天然气的体积为仁鱼=」⑹=Q04m\

q4.2xlOr1J/%m3

则天然气的体积为004n?。

【角度3】效率与功率

热机效率与功率的区别

热机效率热机功率

定义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单位时间内做的功

物理意义反映热机对能量的利用反映热机做功的快慢

,7=2^x100%

定义式

。救t

【典例】下列关于热机效率的说法中正确的是()。

A.蒸汽机的效率比内燃机高；

B.热机的功率越大，它的效率也一定越高；

C.用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧放出的能量之比叫热机效率；

D.用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比叫热机效率

【答案】D.

【解析】A.在热机中，蒸汽机的效率最低，故A错误；

B.热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故B错误：

CD.根据热机效率的定义，热机所做有用功(有效利用的能量)与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做

热机效率，故C错误，D正确。故选D。

题型三：热值、比热容与热机效率综合

Zi做点接

(1)物质吸热时，利用比热容的概念薮=。皿/一。)计算吸收的热量；

(2)物质燃烧时，利用热值概念Q放=效?计算发出的热量；

(3)根据热机效率的概念秘=区x100%计算待求物理量。

【典例】2020年5月13日，备受大家关注的“悬崖村”的村民们逐渐搬进位于凉山州昭觉县城的易地

扶贫搬迁安置点，实现了“拎包入住”。易地扶贫搬迁安置户小强同学家里有一个容积为5L的水壶，水壶

里装有3.5kg初温为50℃的水，他用家里的液化气炉具把水加热到70℃使用。(己知液化气的热值q=4.9

XlO'J/m)求:

(1)烧水过程水吸收了多少热量？

(2)若实际使用了0.02n?的液化气，则该液化气炉具的效率是多少？

【答案】(1)烧水过程水吸收的热量为2.94X10」；(2)液化气炉具的效率是30%。

【解析】(1)水吸收的热量：

35

Q.s=cmAt=4.2X10J/(kg・℃)X3.5kgX(70℃-50℃)=2.94X10J；

(2)0.02m$的液化气完全燃烧放出的热量:QH<=Vq=O.02m3X4.9X107J/m3=9.8X105J,

该液化气炉具的效率：n=步="生X13工X100%=30=

Q放9.8X10&J

【点睛】此题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式和热效率计算公式的应用，属于基本规律的考

查，难度不大。

(1)已知水的质量、比热容、初温和末温，利用吸热公式Q.ucmAt求出水吸收的热量；

(2)己知实际使用液化气的体积及其热值，根据公式Qv<=Vq可以求出液化气完全燃烧放出的热量；

知道水吸收的热量和液化气完全燃烧释放的热量，两者之比就是该液化气炉具的效率。

题型四：探究实验-燃料的热值

【典例】如图所示，甲、乙、丙图中的装置完全相同，燃料的质量是10g,烧杯内的液体质量和初温也

相同。

(1)下列说法正确的是;

A.比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图

B.比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图

C.比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图

D.比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图

(2)为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图进行实验，根据记录的数据作出了两种液体的温度

随时间变化的图像，如图2所示：

①加热lOmin,a液体吸收的热量(选填“大于”、“小于”或“等于”)b液体吸收的热量；

②由图可以看出，在沸腾前，升高相同的温度，液体时间较长，液体的比热容大；

③如果已知b液体的比热容是1.8X103J/(kg-r),则a液体的比热容是J/(kg•℃)。若要在a、

b中选择某种液体作为冷却液，应选用。

【答案】A；等于；b；b；0.9X103；bo

【解析】(D[1]AB.比较不同液体的吸热能力，则需要燃烧相同的燃料(确保相同时间放出的热量相

同)，加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度，可以选择甲、丙两图，故A正确、B错误;

CD.为了比较不同燃料的热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，故选用甲、乙两图,

故CD错误。故选A。

(2)①[2]根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的，加热lOmin,a液体吸收的热量

等于b液体吸收的热量。

②[3][4]由图可知，两种物质都升高80℃-20℃=60℃

a的加热时间为lOmin,b的加热时间为20min,b加热时间长，b吸收的热量为a吸收热量的2倍，由

比较吸热能力的方法，b的吸热能力强。

③[5]根据口可知，在液体的质量相同、升高相同的温度时，比热容与吸收的热量成正比，b

吸收的热量为a吸收热量的2倍，则b的比热容为a的比热容的2倍，即a的比热容

q=1x18xlOlJ/(kgT>=09x1011/(kgti

[6]根据&可知，相同质量的b、a两种物质升高相同的温度，因b的比热容大，故b吸热多，

故若要在a、b中选择某种液体作为冷却液，应选用b。

【点睛】本题比较不同物质的吸热能力和比较不同燃料的热值，考查控制变量法、转换法的应用和比

较吸热能力的方法及两实验相同与不同之处，为热学中的重要实验。

（1）我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；为了比较热值大小,

要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，根据Q=cn4,液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这

种燃料热值越大，据此分析；比较a、b两种液体的吸热能力，则需要燃烧相同的燃料（确保相同时间放出

的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度，由4=2比较温度的变化，温

cm

度升高越多，则吸热能力越小。

（2）①根据转换法回答；②根据图示回答；使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即

比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；③由图可知两种物质都升高60℃的a、b的加热时间，据此确

定哪种物质吸热能力强。

（3）根据&可知，在液体的质量相同、升高相同的温度时，比热容与吸收的热量成正比，据此

得出a的比热容；根据&=c刖&分析。

尊【中考帮】

考点一：对热值的理解

【典例】（2022•湖北宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）。

A.没有燃烧的燃料，热值等于零；

B.燃料完全燃烧时，它的热值最大；

C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关；

D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多

【答案】C.

【解析】ABC.热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C

正确；

D.根据公式/也可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度

无关，故D错误。故选C。

分］中考考题要求同学们理解燃料热值的概念，能从热值的角度认识燃料燃烧放热以及对相

关概念的理解。这是物理核心素养的物理概念的体现。

考点二：热效率的计算

【典例】（2022•云南省）顺口溜”五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”，

生动的呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸气进行加热。若将2.5kg的水加热到沸腾,

水温升高了80℃,[c*=4.2X103J/(kg-℃),9o=3X107J/kg],在此过程中，求:

(1)水吸收的热量；

(2)采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%,煤燃烧放出的热量；

(3)需要完全燃烧煤的质量.

【答案】(1)8.4X107;(2)8.4X107(3)0.28kg.

【解析】(1)根据。△/可知，水吸收的热量

Q及=c6水&=4.2x103J/(kg-℃)x2.5kgx80℃=8.4xlO5J

(2)采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%,

根据〃=&xlOO%可知，煤燃烧放出的热量为。=8.4x106j

Q故n10%

6

QQ4x10T

(3)根据。片也可知，需要完全燃烧煤的质量为加煤=拳=薮商丘=0.28kg。

答:(1)水吸收的热量为8.4义10」；(2)采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%,煤燃烧放出的

热量为8.4X1O\J；(3)需要完全燃烧煤的质量为0.28kg。

与林分|中考考题要求同学们能应用燃料燃烧放热公式计算燃料放出的热量，利用比热容公式计

算物质吸收的热量，并利用热转换效率进行相关计算。

【作业帮】

一、基础练(知识巩固)

1.生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是()。

A.摩擦生热是把内能转化为机械能；

B.燃料燃烧放热是把内能转化为化学能；

C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能；

D.摩擦起电是把电能转化为机械能

【答案】Co

【解析】A、摩擦生热是克服摩擦做功，摩擦过程中，消耗了机械能，内能增大，把机械能转化为内能,

故A错误；

B、燃料燃烧放热是把化学能转化为内能，故B错误；

C、电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确:

D、摩擦起电是消耗了机械能，获得了电能，故是把机械能转化为电能，故D错误。故选C。

2.2018年4月2日，天宫一号圆满完成预定任务后返回地球。8.5t重的天宫一号，在100km左右的

高空以约22倍音速再入大气层。其中部分器件在大气层中与大气层摩擦烧蚀销毁。最后大约L5t残骸坠

入南太平洋。在这个过程中，天宫一号的部分机械能（）。

A.通过热传递转化为大气的内能；B.通过重力做功转化为大气的内能；

C.通过摩擦做功转化为大气的内能；D.通过重力做功转化为残骸的内能

【答案】I）。

【解析】天宫一号在100km左右的高空以约22倍音速再入大气层时，高度减小，重力势能减小，克服

与大气的摩擦做功，机械能转化为内能。故D正确。故选D。

3.如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是（）。

A.25%B.40%C.75%D.35%

【答案】Do

【解析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；即做有用功的能量在

燃料完全燃烧产生的能量中所占的百分比，

所以内燃机的热机效率n=l-25%-40%=35%。故选1）。

4.（2020•枣庄）关于热机的效率，下列说法正确的是（）。

A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多；

B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高；

C.热机的效率越高说明做功越快；

D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

【答案】B。

【解析】A.热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况

下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。

B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；

C.热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大,

功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系,

故c错误；

D.根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。

故选B。

5.关于热机，下列说法中错送的是()。

A.汽油机的效率高于蒸汽机的效率；

B.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞；

C.热机功率越大，它做功越快；

D.热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大

【答案】Bo

【解析】A.蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失多，效率低，故A正确，不符合题意；

B.汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误，符合题意；

C.功率表示做功的快慢，热机功率越大，它做功越快，故C正确，不符合题意；

D.热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比比值越大，内能转化为机

械能的比例越大，故D正确，不符合题意。

6.汽车汽油机是由四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中由机械能转化为内能的是

冲程。己知汽油的热值为4.6X10'J/kg,2kg汽油完全燃烧时释放的热量为Jo已知汽车防冻液的比

热容为4.2乂10打/(1^・℃)。某汽车中的防冻液从90℃冷却到20℃的过程中，放出的热量为2.94X10%

则该汽车中防冻液的质量为kg。

若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积取块3.OXIO%?,活塞冲程长度为/=5cm,做功冲程燃气的平均

压强为片1.0X10叩a,活塞以炉2400r/min作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。

(1)汽油机在此工作状态下的功率是多少？

(2)如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？(保留一

位小数，q汽=4.6X107j/kg、不计摩擦)

【答案】(D3000W；(2)19.6%.

【解析】⑴汽油机做功冲程，做一次功是工=几=£S2=L0xl0'Pa>3.0xl0am:<O.O5m=15OJ

n=2400r/min.则Imin转2400r,则Is转了40r,则Is做功次数为30次,故1s做的总功为

JV*=〃汇=20xl50J=3000J

«IT*1

汽油机在此工作状态下的功率是产=—i^J=3000W

tIs

⑵如果此工作状态下，每分钟做的功是丁=尸?=3000\V605=1810打

工作状态下20g汽油完全燃烧释放的热量是0二=s=20xl0+gx4.6xl0，kg=9.2x1(/J

内能转化为机械能的效率〃=祟1003宗卷100°o=19.60。

汽油机把内能转化为机械能的效率是19.6%«

二、综合练(能力提升)

7.(2022•四川南充)用某型号天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2'10;1/1113的天然气().125013,

放出热量________J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40kg初始温度为20℃的水加热至________℃,

水的比热容为4.2X1(0/施.℃)„

【答案】①4.0X106；②40o

7：f6

【解析】［1］燃烧0.125m：'的天然气放出的热量^(s=<7^3.2X10J/m'X0.125m=4.0X10.1

［2］水吸收的热量Q*FQ侬4=4.0X106JX84%=3.36X10fiJ

水升高的温度加=冬3.36xl06J

=20℃

3

°水〃?4ffixl0J/（A：g?C）x

水的末温t=to+Ai=20℃+20℃=40℃»

8.(2022•湖南郴州)热水器将质量为20kg、温度为15℃的水加热到65C,消耗天然气0.15m、在此

过程中水吸收的热量是J,热水器的热效率是。［c木=4.2Xl(Tj/(kg•℃)“天==3.2X10)/011

【答案】①4.2x106；②87.5%。

【解析】［1］水吸收的热量

Q方cmg)=4.2X103J/(kg•℃)X20kgX(65℃-15℃)=4.2X10」

［2］消耗的天然气完全燃烧放出的热量为0广力=0.15m：'X3.2X107J/mM.8X106J

热水器的热效率为〃="x100%=x100%=87.5%。

Q放4.8xlO°J

9.(2022•江西省)如图所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg,水的

初温为22℃,当水刚好烧开时，共消耗了0.06m：'的天然气，该燃气灶烧水的热效率为70双［水的比热容为

4.2X103J/(kg•℃),天然气的热值为4.OXlO’J/m'］求：

(1)0.06nf的天然气完全燃烧所放出的热量;

(2)以上过程中，水吸收的热量；

(3)密闭的锅内水烧开时的温度。

【答案】(1)2.4X10%(2)1.68X106J；(3)1020

【解析】(1)天然气的热值为aOXIO'j/n?,根据伊力可得，0.06m：'的天然气完全燃烧所放出的热量

为0放=30.06m3X4.0X107J/m3=2.4X10°J

(2)燃气灶烧水的热效率为70%,水吸收的热量为

Q及=2=70%X2.4X106J=1.68X106J

,Q岐1.68X106J

⑶烧开水时，水的温度变化为―竦二石而^/他.©■项=80℃

所以密闭的锅内水烧开时的温度t=t0+M=22℃+80℃=102℃

答：(1)0.06m、的天然气完全燃烧所放出的热量为2.4X10°J；(2)以上过程中，水吸收的热量1.68

XIO'J；(3)密闭的锅内水烧开时的温度为102'C。

三、培优练(挑战自我)

10.(2022•陕西省)今年“五一”假期，广大市民按照疫情防控要求，积极响应“非必要不离市”号

召，在郊区、公园指定区域进行户外活动。小刚同学家购买了一款如图-1所示户外分体式燃气炉，准备去

户外野炊。该燃气炉的铭牌如图-2所示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J

的热量。

'【品名】XX牌分体式防风燃气炉'

【材料】不锈钢铜铸铝

【规格】展开(p260x1i6mm

折叠(pl27x132mm

【功率】4500W

X__________________________________________________________/

图-1图-2

(1)气体燃料在常温下是通过______的方式液化存储在储气罐内，使用过程中，罐体温度变低是因为

燃料发生汽化时要(选填“吸收”或“放出”)热量；

(2)在标准大气压下，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用时140s,燃气炉烧水时的效率是多

少？已知水的密度为l.OXlO/g/n?,水的比热容为4.2X10)/(kg℃)；；

(3)小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他查阅说明书得知，该参数表示的是：燃气炉功率［单位:

瓦(W)］与耗气量［单位：克/时(g/h)］之比的数值为15,计算该燃气炉所使用燃料的热值是多少？

(4)小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹饪技能，为家人做顿可口饭菜，下表是他出发前做的规划,

则小刚至少应携带几个如图-3所示的新储气罐？.

内容每次耗时/min次数/次

炒菜83

煮汤101

烧水32

7

【答案】①压缩体积：②吸收；③50机@5.4X10J/kg;⑤2。

【解析】(1)[1]液化的方式有两种，分别是压缩体积和降低温度，气体燃料在常温下是通过压缩体

积的方式液化的。

[2]汽化是物质由液态变为气态，需要吸收热量。

(2)[3]1L水的质量以=亚=l.OxIO?kg/m3x1x1(尸n?=1kg

1L水从25℃升高到100℃吸收的热量

Q及=cm水=4.2xlO3J/(kg-℃)xlkgx(l(X)℃-25℃)=3.15x1O5J

140s内燃气炉放出的热量Q放=4500WX14()S=6.3X105J

燃气炉烧水时的效率〃=妙x100%=妾”?x100%=50%

。放6.3x10J

(3)[4]lh内燃气炉放出的热量0=尸b=4500Wx3600s=1.62xl()7j

燃气炉功率与耗气量之比的数值为15,则ih内燃气炉消耗燃气的质量

P4500…八＞

/«=—="jy-g=300g=0.3kg

皿一以“八Q1.62xlO7J

燃气的热值q=—=-------=5.4xIO'7j/kg

m0.3kg

(4)[5]由题意知，物料总加热时间

£总=£炒+，煮+£烧=3x8min+1Omin+2x3min=40min=2400s

2400s内燃气炉放出的热量。总=臼总=4500Wx2400s=1.08xl()7j

7

Q1QQxinT

2400s内消耗燃气的质量倒也=掌=54x1O,j/kg=0.2kg=200g

由图可知，一个储气罐的质量是120g,所以需要的储气罐个数〃=2

120g

小刚至少应携带2个新储气罐。

11.某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时

组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见表）。

加热的时间/min0123456

甲杯水温/七25272932343638

乙杯水温/℃25262728293031

（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定的位置，再调整固

定______的位置。（填“A”或"B”）

甲乙

（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的。

（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是o

（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并利用记录的数据、公式0

吸=cH计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为

他的计算结果可靠吗？，为什么？