第2节热机的效率

1、第第 2 节节 热机的效率热机的效率柴薪柴薪煤炭煤炭石油石油天然气天然气从哪里获得内能？从哪里获得内能？讨论讨论:一个家庭使用不同燃料一个家庭使用不同燃料(如木柴、煤炭、如木柴、煤炭、液化石油气）烧水做饭，燃料的消耗量液化石油气）烧水做饭，燃料的消耗量相同吗？为什么？相同吗？为什么？不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？的放热本领强呢？经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。概念来

2、表示燃料放出热量的本领。一、燃料的热值一、燃料的热值想想议议想想议议Z.x.x. K Z.x.x. K 一、燃料的热值一、燃料的热值1、定义：、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做与其质量之比叫做这种燃料的热值这种燃料的热值。2、符号、符号:qJ/kg5、燃烧的实质：、燃烧的实质：化学能转化为内能。化学能转化为内能。3、公式：、公式：q= Q/m4、单位：、单位：6、热值在数值上等于、热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量某种燃料完全燃烧放出的热量Q放放=mq 燃料的热值只燃料的热值只与燃料的种类与燃料的种类有关，与燃料有关，与燃料的质量、是否的

3、质量、是否完全燃烧无关完全燃烧无关请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。义。2了解燃料的热值表了解燃料的热值表问：问：（1 1）干木柴的热值是多少？表示什么意义？）干木柴的热值是多少？表示什么意义？热值是燃料的一种性质，每种燃料有自己的热值。热值是燃料的一种性质，每种燃料有自己的热值。（2 2）2kg2kg的干木柴完全燃烧放出的热量是多少？的干木柴完全燃烧放出的热量是多少？1kg1kg干木柴完全燃烧放出的热量是干木柴完全燃烧放出的热量是1.21.210107 7J J2kg2kg干木柴完全燃烧放出的热量是干木柴完全燃烧放出的热量是2 21.21.2

4、10107 7J J热值的计算公式：热值的计算公式：Q Q放放=mq =mq Zx.xk Zx.xk 问：问：（3 3）煤气的热值是多少？表示什么意义？）煤气的热值是多少？表示什么意义？（4 4） 2m2m3 3煤气完全燃烧放出的热量是多少？煤气完全燃烧放出的热量是多少？1m1m3 3煤气完全燃烧放出的热量是煤气完全燃烧放出的热量是3.93.910107 7J J2m2m3 3煤气完全燃烧放出的热量是煤气完全燃烧放出的热量是2 23.93.910107 7J J热值的计算公式：热值的计算公式：Q Q放放=Vq =Vq 为什么发射火箭上天要用氢做燃料？为什么发射火箭上天要用氢做燃料？3有关燃料燃

5、烧放热的计算有关燃料燃烧放热的计算想一想想一想根据热值表，计算一下根据热值表，计算一下10吨吨氢氢完全燃烧放出完全燃烧放出多少焦耳的热量？多少焦耳的热量？再算算，若用再算算，若用干木柴干木柴完全燃烧来获得这些热完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？量，需要多少吨干木柴？氢的热值是氢的热值是1.4108 J/kg干木柴的热值干木柴的热值1.2107 J/kg放出热量放出热量Q = 热值热值质量质量 =1.4108 J/kg 10103 kg =1.41012 J需要干木柴需要干木柴kg 101.2J/kg 101.2J 101.45712热值热值热量热量m约约120吨吨干木柴干木柴完全燃烧放

6、出的热量等于完全燃烧放出的热量等于10吨吨氢完全燃烧放出的热量。氢完全燃烧放出的热量。燃料燃烧放热计算：燃料燃烧放热计算：例一、小明某次用火炉烧水时，共消耗了例一、小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值的热量（烟煤的热值q=2.7107J/kg)?解：解：Q=mq=1.5kg2.7107J/kg =4.05107J答：这些煤完全燃烧放出的热量为答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05107JQ=mq例例2、用家用燃气热水器烧水洗澡，假如、用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气洗一次澡要

7、用掉天然气0.14m3.问问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？焦的热量？(q=8107焦耳焦耳/米米3)Q=vq(气体燃料）气体燃料）练习练习: 1. 完全燃烧完全燃烧15千克热值是千克热值是 3.4107J/Kg的的木炭木炭，能产生多少热量？，能产生多少热量？7想要获得这些热量想要获得这些热量,需要完全燃烧多少千克氢需要完全燃烧多少千克氢气气?(q氢氢=1.4 108J/Kg)例题例题3、把、把5kg的的40的水烧开，水需要吸收的水烧开，水需要吸收多少热量？需要完全燃烧多少多少热量？需要完全燃烧多少kg的干木柴？的干木柴？（干木柴的热值为（干木柴的热

8、值为1.2107J/kg，外界为标准，外界为标准大气压，燃料完全燃烧放出的全部被水吸收）大气压，燃料完全燃烧放出的全部被水吸收）解：解：Q吸吸=cm（t-t0）=4200J/(kg0C)5kg600C=1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q=1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg废气内能废气内能散热损失散热损失机械损失机械损失有用机械能有用机械能高温高压高温高压 燃气燃气燃料完全燃烧放出的能量燃料完全燃烧放出的能量二、现实中：二、现实中：1、燃料很难完全燃烧、燃料很难完全燃烧实际放出热量实际放出热量 计算热量计算热量2、有效利用热量、有效利用热量 放出热量放出热量内燃机

9、的能流图燃气内能废气内能有用机械能有用机械能散热损失机械损失三、热机效率三、热机效率 1、用来、用来做有用功的那部分能量做有用功的那部分能量和和燃料燃料完全燃烧放出的能量完全燃烧放出的能量之比，叫做之比，叫做热机效率。热机效率。2、公式、公式: 放有用QW燃放吸QQ例题例题4、把、把10kg40的水烧开，需要完的水烧开，需要完全燃烧多少全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的干木柴？（已知干木柴的热值为的热值为1.2107J/kg，外界为标准大，外界为标准大气压，并且气压，并且燃料完全燃烧放出的热量有燃料完全燃烧放出的热量有50被水吸收被水吸收） 蒸汽机的效率只有蒸汽机的效率只有6%15% 汽油

10、机的效率为汽油机的效率为 20%30%柴油机的效率为柴油机的效率为30%45% 热机的效率是热机性能的一个重要指热机的效率是热机性能的一个重要指标。标。如：两辆排量相同的小汽车，以相如：两辆排量相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油少的那同的速度行驶相同的路程，耗油少的那辆，汽油机的效率高，性能好。辆，汽油机的效率高，性能好。蒸汽机蒸汽机- 615%汽油机汽油机 - 2030%柴油机柴油机 - 30-45%4、提高热机效率的途径和节能方法：、提高热机效率的途径和节能方法： 1)尽量使燃料充分燃烧尽量使燃料充分燃烧（把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的

11、接触面积） 2)保证良好润滑减少摩擦；保证良好润滑减少摩擦； 3)尽量降低各种热损失；尽量降低各种热损失；（尾气、缸体等）（尾气、缸体等） 4)在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法设法利用废气利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措的能量是提高燃料利用率的重要措施。施。（热电站）（热电站）3、能量损失、热机效率不高的原因、能量损失、热机效率不高的原因: 1）燃料的不完全燃烧）燃料的不完全燃烧 2)气缸部件吸热后的热量散失气缸部件吸热后的热量散失 3)废气带走的热量废气带走的热量 4)克服摩擦做功而消耗的能量克服摩擦做功而消耗的能量四、内能的利用和环

12、境保护四、内能的利用和环境保护 煤、石油、天然气等燃料的利用，使人煤、石油、天然气等燃料的利用，使人们获得大量内能，给人类文明带来进步。同们获得大量内能，给人类文明带来进步。同时也造成环境污染，给人们带来危害。时也造成环境污染，给人们带来危害。 造成污染的主要物质有：燃料里含有杂造成污染的主要物质有：燃料里含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、氮氧化物等，燃烧不完全还会产生一氧化碳氮氧化物等，燃烧不完全还会产生一氧化碳和粉尘。和粉尘。四、内能的利用和环境保护四、内能的利用和环境保护 工业企业、交通运输工具，家庭炉灶和工业企业、交通运输工具，家庭炉灶和

13、取暖设备，它们排放的烟尘是大气污染的主取暖设备，它们排放的烟尘是大气污染的主要来源。要来源。四、内能的利用和环境保护四、内能的利用和环境保护 全世界因使用燃料，每年排入大气中的全世界因使用燃料，每年排入大气中的有害物质，包括粉尘、二氧化硫等，达几亿有害物质，包括粉尘、二氧化硫等，达几亿吨之多！吨之多！ 大气污染不但直接有害人体健康，而且大气污染不但直接有害人体健康，而且还会影响植物的生长，甚至影响全球的气候。还会影响植物的生长，甚至影响全球的气候。大气中的二氧化碳和氮氧化物经化学变化溶大气中的二氧化碳和氮氧化物经化学变化溶于水后，会产生酸雨，危害农作物、森林和于水后，会产生酸雨，危害农作物、森

14、林和湖泊中的生物。湖泊中的生物。四、内能的利用和环境保护四、内能的利用和环境保护 保护环境的有效方法：改进燃烧设备，保护环境的有效方法：改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，采取集中供热，普及煤加装消烟除尘装置，采取集中供热，普及煤气和天然气的使用。气和天然气的使用。四、内能的利用和环境保护四、内能的利用和环境保护 我们既要有效地利用能源，又要很好我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染，创造一个更加美好的地控制和消除污染，创造一个更加美好的环境。环境。C1对于燃料的热值，下列说法中，属于正确对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是理解的是 ( ) A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正

15、燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比比 B燃料没燃烧时就没有热值燃料没燃烧时就没有热值C就某种确定的燃料而言，它的热值是一个就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，确定的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关无关D容易燃烧的燃料热值一定大容易燃烧的燃料热值一定大练一练练一练2已知干木柴的热值是已知干木柴的热值是1.2107 J/kg，完全燃，完全燃烧烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到升高到70 ？已知水的比热容为？已知水

16、的比热容为4.2103 J/(kg)。练一练练一练Q = 1.2107 J/kg0.7 kg = 8.4106 Jm =Qc(t - -t0) 8.4106 J 4.2103 J/(kg)(70 - -20 ) = = 40 kg3. 关于热机效率，下列说法正确的是：关于热机效率，下列说法正确的是：( ) A热机效率越高，即热机做的有用功多热机效率越高，即热机做的有用功多 B热机效率越高，即热机的功率越大热机效率越高，即热机的功率越大 C要提高热机效率，就要尽量减少各种能量要提高热机效率，就要尽量减少各种能量 损失，并且要保证良好的涧滑损失，并且要保证良好的涧滑 D提高热机效率，有利于环保减排

17、提高热机效率，有利于环保减排 C D练一练练一练4一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占汽缸散热损失占25，废气带走的能量占，废气带走的能量占30，摩擦等机械损耗占摩擦等机械损耗占10，则内燃机的热机效率为，则内燃机的热机效率为_。 35%练一练练一练6.甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明：甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明：A、甲的功率小、甲的功率小 B、甲做的功少、甲做的功少C、甲消耗的柴油多、甲消耗的柴油多D、甲柴油机内能转化为机械能的百分比小、甲柴油机内能转化为机械能的百分比小7.关于提高热机效率的途径，下列说法中错误的是：关

18、于提高热机效率的途径，下列说法中错误的是：A、尽量使燃料完全燃烧、尽量使燃料完全燃烧 B、尽量减少输出功率、尽量减少输出功率C、尽量减小摩擦、尽量减小摩擦 D、尽量减少热量损失、尽量减少热量损失8.某热机的效率为某热机的效率为20，这表明做，这表明做100J的有用功时：的有用功时：A、要消耗、要消耗20J的燃料内能的燃料内能B、要向外散失、要向外散失80J的热量的热量C、要消耗燃烧后能放出、要消耗燃烧后能放出500J内能的燃料内能的燃料D、要消耗、要消耗80J的燃料内能的燃料内能9.有一台柴油机的效率为有一台柴油机的效率为40，每小时耗油，每小时耗油2kg，则，则 这台柴油机的功率为多少瓦？这台柴油机的功率为多少瓦？ （已知柴油的热值为（已知柴油的热值为3.3107J/kg）10.一台汽油机的功率为一台汽油机的功率为7350W，它每小时消耗的汽，它每小时消耗的汽油为油为2.5kg，这台汽油机的效率为多大？（汽油的热，这台汽油机的效率为多大？（汽油的热值为值为4.6107J/kg）11.