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第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
第1课时
燃料种类很多,煤炭、汽油、天然气等等,为什么火箭会使用氢来作为燃料呢?
思考
柴草
汽油
煤气
煤
煤油
天然气
思考:以上燃料可以分为哪三类?
不同种类的燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤气、天然气等
燃料的热值
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?
我们选取两种燃料:用木柴和煤来烧水,问题如下:
1、5kg木柴和1kg木柴哪个完全燃烧时放出的热量多?
2、1kg木柴和1kg煤,哪一种燃料能烧开更多的水?
3、5kg的木柴完全燃烧和未完全燃烧放出的热量相同吗?
质量、燃料的种类、燃烧程度
燃料的热值
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.
热值的单位:焦每千克
或焦每立方米.
热值的单位符号:J/kg
或 J/m3 .
燃料的热值
一些燃料的热值
4kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是18.4×107J,则它的热值为
,若这种燃料只烧掉一部分 ,则剩余部分燃料的热值为
。
练一练
4.6×107J/kg
4.6×107J/kg
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?
有用机械能
无用的机械能
燃气内能
损失的内能
热机效率
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,叫作热机的效率。
热机的效率是热机性能的重要指标。
2、公式:
1、定义:
3、意义:
热机效率
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%
常见的热机效率
例题
某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为1m 3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×10 3J/(kg ℃),天然气的热值为3.2×10 7J/m 3。求:
(1)天然气完全燃烧放出的热量;
(2)水吸收的热量;
(3)该热水器工作的效率。
3.2×107J。
1.26×107J。
39.4%。
如何提高热机效率,节约能源,减少污染?
1.提高燃料利用率,使燃料充分燃烧;
2.改进热机,减少各种能量损失,提高效率;
3.利用废气的能量,提高燃料的利用率。
提高热机效率
第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
第2课时 热机效率的计算
热机的效率
定义:用来做有用功的那部分能量(即转化成有用功的机械能)与燃料完全燃烧放出的能量之比。
公式:
( )
例题:某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5min45 s,消耗燃油1.5 kg.已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107J/kg.假设燃油完全燃烧,求:
(1)消耗的燃油完全燃烧放出的热量.
解:消耗的燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J.
例题:某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5min45 s,消耗燃油1.5 kg.已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107J/kg.假设燃油完全燃烧,求:
(2)汽车牵引力的功率.
解:该汽车牵引力所做的功W=Fs=2000N×6.9×103m=
1.38×107J,该汽车牵引力所做功的功率
例题:某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5min45 s,消耗燃油1.5 kg.已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107J/kg.假设燃油完全燃烧,求:
(3)汽车发动机的效率.
解:该汽车发动机的效率
变式训练:运20是我国自主研发的大型运输机.若运20在高空中飞行时在恒定的水平推,力F作用下,以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h,需要燃烧航空煤油4 800kg.已知飞机发动提供的机械功率是3.2×107W,航空煤油的热值为4×107J/kg.在这1h内,求:
(1)航空煤油完全燃烧放出的热量.
(2)发动机获得的水平推力F。
(3)该飞机发动机的效率
计算热效率问题的方法:
(1)炉子加热问题:
(2)电热水器:
(3)太阳能热水器:
谢谢聆听