课时分层训练(六) 热机效率
知识点一 热机效率
1．如图所示是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( D )
第1题图
A．25% B．65%
C．40% D．35%
2．下列关于热机效率的说法正确的是( D )
A．在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可达到100%
B．蒸汽机的效率通常高于喷气发动机
C．目前有些新型燃料汽车实现了“零排放”，它们的效率达到了100%
D．热机效率一定小于100%
3．现在使用涡轮增压发动机的汽车越来越多，和自然吸气发动机相比，涡轮增压发动机燃料可以更充分燃烧。下列关于热值和热机效率的说法正确的是( B )
A．燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．涡轮增压发动机的热机效率可达到100%
D．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
4．水壶里装有2 kg、温度为20 ℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，烧开这壶水消耗的天然气的体积为0.021 m3，天然气热值为8×107 J/m3，当地大气压强为标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)。求：
(1)天然气完全燃烧放出的热量；
(2)烧开这壶水，水需要吸收的热量；
(3)天然气炉具的效率。
解：(1)天然气完全燃烧放出的热量
Q放＝qV＝8×107 J/m3×0.021 m3＝1.68×106 J。
(2)标准大气压下，水的沸点为100 ℃，即水的末温为100 ℃，水吸收的热量
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。
(3)天然气炉具的效率
η＝×100%＝×100%＝40%。
知识点二 热机与环境污染
5．(2022·衡阳中考)汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法正确的是( C )
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机的大量使用会造成环境污染
D．汽油机的做功冲程将机械能转化成内能
6．(2023·湖北武汉模拟)氢具有很多优点，在燃料的属性中，其 热值 较高，另外，氢能源汽车还比燃油汽车更环保，因为燃油汽车热机在工作过程中，通过 排气 冲程不断排放尾气，给城市带来严重空气污染。若完全燃烧0.5 kg的氢燃料，可放出热量 7×107 J。(已知氢燃料热值q氢＝1.4×108 J/ kg)
7．下列措施不能提高热机效率的是( A )
A．增加工作时间
B．减少部件间的摩擦
C．使燃料燃烧更充分
D．减少废气带走的热量
8．(2023·滨州检测)古语道：“人要实，火要虚。”可燃物要架空一些，才能燃烧得更旺。“火要虚”的目的是( D )
A．增大可燃物的热值
B．降低可燃物的着火点
C．使可燃物完全燃烧
D．提高可燃物的利用率
9．下列关于热机效率的说法正确的是( B )
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
10．(2024·安徽滁州期末)小明在加油站看到有些汽车加92号汽油，而有些涡轮增压的汽车需要加95号汽油，通过查资料得知，汽油标号不同主要是因为汽油中的某种化合物含量不同。汽油标号越高，越不容易在压缩冲程中爆燃。涡轮增压的汽车利用发动机排出的废气驱动涡轮旋转，将空气压缩后压入汽缸，使汽油获得更多氧气，燃烧更充分。下列说法正确的是( D )
A．95号汽油和92号汽油的热值一定相同
B．涡轮增压技术使汽缸内压强变大，压缩冲程中活塞对油气混合物做功更多，使之易爆燃
C．涡轮增压技术使汽油燃烧更充分，从而提高汽油的热值
D．高温尾气仍含有较多热量，将这部分能量利用起来可以提高热机效率
解析：95号汽油和92号汽油的成分不同，热值不一定相同，故A错误；涡轮增压技术使汽缸内压强变大，压缩冲程中，活塞对油气混合物做功更多，油气混合物的温度越高，同时增加了氧气含量，使汽油燃烧更充分，不易爆燃，故B错误；热值跟燃料的种类有关，跟燃料的质量、燃烧情况等无关，故C错误；高温尾气仍含有较多热量，将这部分能量利用起来可以增加有用功的比重，可以提高热机效率，故D正确。
11．用某天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2×107 J/m3的天然气0.125 m3，放出热量 4.0×106 J；若该热水器的加热
效率为84%，则能将40 kg、初始温度为20 ℃的水加热至 40 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
【创新运用】
12．阅读短文，回答问题。
交通运输的发展迫切需要轻便的热机，于是内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。内燃机工作时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……
早期的飞机是由内燃机提供动力的，从20世纪40年代开始，越来越多的飞机使用喷气发动机，发动机向后高速喷出气体，从而使飞机获得前进的动力。
(1)在挑选汽车时，发动机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味而进行初步的判断。输出功率相同时，汽油味儿越浓，汽车发动机效率越 低 (选填“高”或“低”)。
(2)若汽油机每分钟消耗0.02 kg汽油，已知该汽油机的效率是40%，则该汽油机每分钟浪费能量 5.4×105 J。(q汽＝4.5×107 J/kg)
(3)下列措施能提高热机效率的是 A (选填字母)。
A．尽量减少热机部件间的摩擦
B．尽量增加热机的工作时间
C．尽量燃烧一些热值大的燃料
D．尽量增加所用燃料的质量(共19张PPT)
第二章 改变世界的热机
第三节 热机效率
情 境 导 入
第三节
热机效率
复习
1.什么是机械效率？
2.热机的工作原理是什么？
有用功和总功的比值。
新 课 探 究
第三节
热机效率
废气 33%~35%
摩擦与辐射 7%~9%
输出有用功
25%~30%
冷却水 30%~32%
100%
讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
一、热机效率
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情境导入
课堂小结
1.定义：把热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的能量之比叫做热机的效率。
克服摩擦
未完全燃烧释放的化学能
散失的热量
其他损失
有用功
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一些热机的效率
蒸汽机 4%~8% 燃气轮机 50%~60%
蒸汽轮机 25%~30% 汽油机 26%~40%
柴油机 34%~45% 喷气发动机 50%~60%
如何提高热机效率？
活动：了解热机的效率是热机性能的重要指标
效率高，性能好
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议一议
提高热机效率的途径和措施是什么？
（1）提高热机效率的主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。
（2）提高热机效率的主要措施：
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧；
②尽量减少各种热量散失；
③使用时注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩
擦而额外消耗的能量。
④在热机的设计和制造上采用先进的技术。
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想一想
热机效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%。因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，由于各种热量损失以及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
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二、改变世界的热机
18世纪中后期，蒸汽机的应用，实现了纺织工业机械化
18世纪末，蒸汽机广泛应用在采矿业上
用蒸汽轮机发电的火电站
极大地推动了人类的第一次工业革命
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热机极大地提高了生产力，极大地改变了交通方式。
几百年来，为了提高热机效率，科学家、工程师去探索、创新，技术日趋先进，应用更加广泛。各种火电站和热电站，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能；以热机为动力的汽车、飞机、轮船把世界联系在一起。
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三、地球就在我们手中
（一）热机造成的环境污染：
1.大气污染
热机工作时排放的大量氮氧化物、碳氧化物、铅等是大气污染的主要来源，直接危害人体健康，影响农作物的生长。
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课堂小结
2.噪声污染
大量由热机作动力的机器工作时产生的噪声，影响人类的正常生活，甚至危害人体健康。
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课堂小结
3.热污染
热机排出的二氧化碳，引起“温室效应”，热机产生的废气和冷却水带走的热量，成为“热岛效应”的元凶之一。
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情境导入
课堂小结
（二）保护环境的措施：
①研究和开发低能耗、污染小的高性能热机；
②改进燃烧设备，消除烟尘；
③提高燃料的综合利用率，采取集中供暖；
④在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染；
⑤节约能源和开发新能源，实现可持续发展。
讨论与交流：如何保护我们的环境？
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新课探究
情境导入
课堂小结
地球就在我们手中，让我们共同来拯救地球吧！
课 堂 小 结
第三节
热机效率
学 以 致 用
第三节
热机效率
1.关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）。
A.蒸汽机效率比内燃机高
B.热机的功率越大，它的效率一定越高
C.热机的效率是热机性能的重要指标
D.热机使用的燃料热值越大，热机效率越高
C
学 以 致 用
第三节
热机效率
2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（ ）
A. 较小的质量 B. 较小的密度
C. 较大的比热容 D. 较大的热值
D
学 以 致 用
第三节
热机效率
3.一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。
35%
学 以 致 用
第三节
热机效率
4.泸州沱江六桥全程长4km，桥面设计为双向8车道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为50km/h，受到的阻力恒为60N，通过全程所需的时间为____min，牵引力所做的功为_________J；若通过全程消耗了0.2kg的汽油，汽油机的效率为_________。
（已知热值q汽=4.4×107J/kg）
4.8
2.4×105
27.3%
