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第十四章
热能的利用
第2节
热机的效率
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问题:为什么发射火箭上天要用氢做燃料 用汽油、柴油做火箭燃料可以吗
学
习
新
知
固体燃料
液体燃料
气体燃料
燃料可分为三种
〖请你说说〗
日常生活中常用到的燃料有哪些？
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。
干木柴
烟煤
汽油
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。
在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与其质量之比叫做燃料的热值。
热值的符号：q
单位：J/kg（J/m3）
固体和液体燃料
气体燃料
一、燃料的热值
热值是反映燃料燃烧时化学能车化为内能的本领的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量无关。
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
一、燃料的热值
氢的热值为1.4×108J/kg，表示1kg的氢在完全燃烧时所放出的热量为1.4×108J。
液化气的热值为4.6×107J/m3，表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.6×107J。
干木柴
(约)1.2×107
柴油
4.3×107
烟煤
(约)2.9×107
煤油
4.6×107
无烟煤
(约)3.4×107
汽油
4.6×107
焦炭
3.0×107
氢
1.4×108
木炭
3.4×107
煤气/(J·m-3)
约3.9×107
酒精
3.0×107
沼气/(J·m-3)
约1.9×107
Q=mq
质量为m的燃料完全燃烧释放的能量是：
Q：燃料完全燃烧释放的能量
ｑ：燃料的热值
ｍ：燃料的质量
燃料的热值
Q=qV
体积为V的气体燃料完全燃烧释放的能量是：
Q：燃料完全燃烧释放的能量
ｑ：燃料的热值
V：气体燃料的体积
燃料的热值
例题计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=4.3×107J/Kg
）
解:
Q=mq
=4Kg×4.3×107J/Kg
=1.72×108
J
答:完全燃烧释放的热量为1.72×108
J
二、热机效率
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？
热机效率
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？
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
热机真正转变为对外做功的部分
废气排出带走的能量
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只燃料燃烧时所释放能量的一部分。
用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比叫做热机效率，即：
η=
Q有
Q放
热机效率
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~40﹪
飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
热机的效率为什么不能达到100%？
1.燃料燃烧不完全
2.排出的废气温度过高
3.机件散热损失
4.克服机件摩擦
热机效率
怎样提高热机的效率？
使燃料充分燃烧;
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
议一议
热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题：
热机效率
2.热机的效率:
概念:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比.
提高热机效率的方法:让燃料尽可能充分燃烧;尽量减少或利用各种热损失等.
1.热值:
概念:燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是不同的.我们把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.
单位:固体、液体是J/kg;气体是J/m3.
1.关于热机效率,下列说法中正确的是
( )
A.热机做的有用功多,效率一定高
B.热机的功率大,效率一定高
C.热机单位时间内耗费的燃料少,效率一定高
D.以上说法都不对
D
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;当热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率越高,A错误;热机做功越快,表示热机的功率越大,与效率无关,B错误;做的有用功相同,单位时间内耗费的燃料越少,效率就越高,C错误.故选D.
检测反馈
2.两台汽油机,若甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,则
( )
A.甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
B.甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率
C.在功率相同的情况下,甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
D.在输出功相同的情况下,甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
D
解析:甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,说明消耗相同的汽油,甲汽油机做的有用功多;或者做相同的有用功,甲消耗的汽油少.A中缺少有用功这个条件,A错误;功率大只能说明做功快,与效率没有关系,所以B,C错误.故选D.
3.建筑工地上有一台大型汽车吊机,把100
t建筑材料从地面吊到15
m高处,汽车吊机做的有用功为
J，在这个过程中,汽车吊机消耗柴油的质量为2.0
kg,则完全燃烧2.0
kg柴油释放的热量为
J，该过程中汽车吊机的效率为
%.(柴油的热值为q=4.3×107
J/kg,取g=10
N/kg)
1.5×107
8.6×107
17.4
4.“五一”假期,小明一家自驾车外出旅游.当汽车以108
km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,汽车受到的阻力是整车重的0.08倍,效率为40%.已知汽车整车质量为1375
kg,油箱容积为50
L.(汽油热值q=3.3×107
J/L,g=10
N/kg)
(1)这时汽车牵引力做功的功率是多少
(2)该车加满一箱汽油,按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程
答案：（1）33000W；（2）6×105
m
