热机的效率(课件)

第2节热机的效率从哪里获得内能？柴薪石油煤炭天然气燃料:燃烧把化学能转化为内能想想议议

燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等（图14.2-1）。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你的观点，并进行分析。一个四口之家，每月单独消耗燃料的用量：200Kg80Kg30Kg表明：相同质量的不同的燃料，完全燃烧后放出的热量是不同的。（例如1kg煤放出的热量，是燃料1kg木柴放出热量的两倍多。）

一、燃料的热值1、定义：

2、表示字母：q3、单位：焦每千克（）固体液体燃料焦每立方米（）气体燃料物理意义：

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。q汽油=4.6×107J/kg，表示：1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107JJ/kgJ/m3

q煤气=3.9×107J/m3，表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J4、公式：Q放＝mq（固体液体）或

Q放＝Vq（气体）5、特点：（1）热值是燃料本身的一种属性。（2）只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等均无关。7例1：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪完全燃烧放出的热量（q气为7.5×107J/m3，q柴为107J/kg）已知：V=4m3

q气=7.5×107J/m3

q柴=1×107J/kg求：m柴

Q柴放q柴3×108J107J/kg===m柴30kg解：Q天放=Vq天

=4m3×7.5×107J/m3

=3×108J答：天然气完全燃烧放出热量是3×108J,

相当于30kg柴薪完全燃烧放出的热量。Q天放=Q柴放例2：判断关于热值的说法正确的是：（

）A、通风越好，供氧越充足，燃料的热值就越大B、1kg酒精比0.2kg酒精的热值大C、汽油不燃烧时，热值为0D、1kg燃料燃烧时放出的热量就是它的热值E、燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多F.热值是燃料本身的一种属性。只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等均无关。F

燃料能完全燃烧吗？燃料的利用率能为100％吗？请阅读课本23页热机效率的第一段和第二段，举例回答。问题：燃料的内能有用机械能

二、热机的效率想一想在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？摩擦、散热、燃料未完全燃烧损失的能量废弃带走的能量

热机中能量有损失：

燃料的内能①燃料不能完全燃烧②克服机器的摩擦③散热④废气带走有用机械能1.定义：2.公式：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。W有Q放η=3.提高热机效率的方法：a.使燃料尽量充分燃烧b.减小机械摩擦c.减小机械散热和废气带走的热量例3某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)求：（1)50kg、20℃的水加热到60℃需要吸收的热量。（2）完全燃烧0.8Kg煤气放出的热量。（3）煤气灶烧水的效率。已知：m水=50Kgt0=20℃t=60℃c水=4.2×103J/(Kg·℃)m煤=0.8Kgq煤=4.2×107J/Kg求：（1）Q吸（2）Q放（3）η解：（1）Δt=t-t0=60℃-20℃=40℃Q吸=cmΔt=4.2×103J/(Kg·℃)×50Kg×40℃

=8.4×106J（2）Q放=q煤·m煤

=4.2×107J/Kg×0.8Kg=3.36×107J

(3)

η===25％

Q吸Q放8.4×106J3.36×107J

蒸汽机的效率只有6%~15%

汽油机的效率为20%~30%柴油机的效率为30%~45%

4、热机与环境：

a.噪声污染b.空气污染提高热机效率的意义：1.热机效率是热机性能的重要指标。2.减少燃料的消耗，节约能源。3.减少有害气体的排放，降低对空气的污染。例3：随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大气压］

（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？

（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？已知：V水=2000cm3=2×10-3m3

t0=20℃t=100℃q天燃气=8×107J/m3

η=40%ρ水=1×103kg/m3

c水=4.2×103J/(kg·℃)求:(1)Q吸(2)V天然气解（1）m=ρ水V水=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kgQ水吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J（2）V天q天η=Q吸Q吸q天η6.72×105J8×107J/m3×40%===V天0.21m3答：水需要吸收热量6.72×105J，烧开这壶水，需要燃烧0.21m3的天然气。Q放=V天q天Q放η=Q吸已知酒精的热值是3.0×107J/kg，则5g的酒精完全燃烧释放的热量为

J．现用酒精炉烧水，酒精完全燃烧释放的热量有42%被水吸收，若水的初始温度是20℃，则这些酒精完全燃烧能使2kg水温度升高到

℃．1.5×