(共31张PPT)
第十四章
内能的利用
第2节
热机的效率
柴薪
煤炭
石油
天然气
一、比较不同燃料燃烧放热本领
1.实验方案:
方案1:水的质量一定,燃料的质量一定,通过比较水的温度升高多少来确定燃料放热本领。
方案2:水的质量一定,水的温度升高多少一定,通过比较消耗燃料质量多少来确定燃料的放热本领。
2.实验方法:
控制变量法;
转换法
3.结论:
通常不同燃料燃烧放热本领不同
二、燃料的热值
1.热值:
(1)定义:把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量相比。
(2)单位:
焦耳每千克,J/kg(适合固体和液体)
(3)数值:等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
(或体积)
(或1
m3)
焦耳每立方米,J/m3(适合气体)
(4)物理意义:热值是反映燃料燃烧时放热本领强弱的物理量。
(5)热值是物体的特性,只与物质的种类有关,与是否完全燃烧、形态、质量、体积等无关。
2.燃料燃烧放热计算公式:
适用固体和液体,
q单位是J/kg
适用气体,
q单位是J/m3
柴静雾霾调查:
《穹顶之下》2015
温室效应
三、热机的效率
1.燃烧效率(热传递)
(1)定义:有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
(2)燃烧效率公式:
(也叫燃料利用率、
加热效率)
(3)影响燃料效率因素:
①燃料不完全燃烧;
②放出热量散失。
(4)提高燃料效率途径:
①让燃料尽可能充分燃烧。
②减少热量散失。
燃料的内能
废气带走的能量
机械摩擦损失的能量
燃料不完全燃烧损失的能量
散热损失的能量
有用机械能
?
?
?
?
热机的能量走向
2.热机效率(做功)
(1)定义: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。
(2)热机效率公式:
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%
(3)应用
热机效率是热机性能好坏的物理量。
热机效率与功率无关。
(4)提高热机效率的途径:
尽量减少各种能量损失
①让燃料尽可能充分燃烧。
②减少热量散失。
③保持良好润滑,减小机械摩擦。
④采用先进的技术,改进机械结构。
⑤热电站供电也供热,热电综合利用。
本课小结
课堂练习
1.对于燃料的热值,下列说法中,属于正确理解的是(
)
A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比
B.燃料没燃烧时就没有热值
C.就某种确定的燃料而言,它的热值是一个确定的值,
跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关
D.容易燃烧的燃料热值一定大
答案:C
课堂练习
(2016秋?五莲县期末)将一瓶酒精用去一半,则剩余部分酒精的密度、比热容和热值( )
A.都变为原来的1/2
B.密度、比热容不变,热值变为原来的1/2
C.都不变
D.密度、热值不变,比热容变为原来的1/2
答案:C
Q
=
1.2×107
J/kg×0.7
kg
=
8.4×106
J
m
=
Q
c(t
-t0)
8.4×106
J
4.2×103
J/(kg·℃)×(70
℃-20
℃)
=
=
40
kg
课堂练习
2.已知干木柴的热值是1.2×107
J/kg,完全燃烧0.7
kg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20
℃升高到70
℃?已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)。
课堂练习
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__________。
答案:35%
练一练
专题:热机效率与功率关系1
1.
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
B.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损失,并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率,有利于环保减排
答案:CD
专题:热机效率与功率关系2
2.下列有关热机的说法中不正确的是( )
A.热机工作时将燃料化学能转化为内能,再转化成机械能
B.柴油机进气口吸入的是柴油和空气的混合物
C.四冲程汽油机每个工作循环中有三个冲程依靠惯性完成
D.热机效率越高,热机的功率越大
答案:BD
专题:热值和效率的比值1
1.有甲、乙两台汽油机,若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍,甲的效率是25%,乙的效率是20%,则在同样时间内,甲、乙两汽油机消耗的汽油之比为( )
A.2:5
B.8:5
C.5:8
D.5:2
答案:B
专题:热值和效率的比值2
2.两台四冲程汽油机在相同时间内,甲做的有用功是乙的3倍,甲机的热机效率是20%,乙机的热机效率是25%,则甲、乙两机消耗的汽油质量之比是( )
A.12:5
B.5:12
C.15:4
D.4:15
答案:C
专题:实验题1
1.在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的实验中:
(1)实验时所选用的燃料的种类应是____的,质量应是_____的(选填“相同”或“不同”)。
(2)若燃烧放出的热量用水吸收,则实验中除了水的质量要相等外,你认为还应注意的问题是:_________。(只要回答一种)
(3)通过比较燃料燃尽后__________,可以得出结论。
答案:(1)不同,相同;(2)烧杯相同;(3)水升高的温度
专题:实验题2
2.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是10g,甲、乙烧杯内的液体质量相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择_____两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择_____两图进行实验。
(2)若液体a的质量为ma,液体b的质量为mb,为了完成实验,则需ma_____(选填“大于”、“小于”、或“等于”)mb。
(3)质量和初始温度均相同的A、B两种液体吸热后,它们的温度随时间变化的图象如图丁所示,由图可以看出,_____液体的温度升高得较慢,_____液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水,则另一种液体的比热容为__________J/(kg?℃)。
答案:(1)甲、乙;甲、丙;(2)等于;(3)B;B;2.1×103。
专题:热量计算1
1.(2015?安徽)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1m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),天然气的热值为3.2×107J/m3.求:(1)天然气完全燃烧放出的热量;(2)水吸收的热量;(3)该热水器工作时的效率。
答案:(1)3.2×107J;(2)1.26×107J;(3)39.4%。
专题:热量计算2
2.(2018?大连一模)无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试,汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min,消耗燃油0.3kg,汽车发动机的牵引力是1000N.已知燃油的热值为4.5×107J/kg。求:(1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量是多少?(2)汽车牵引力所做的功是多少?(3)发动机的效率是多少?
答案:(1)1.35×107J;(2)5.4×106J;(3)40%。
专题:热量计算3
3.(2011?昭通)某太阳能热水器接收太阳能的总有效面积为4m2,热水器每平方米的面积上1h得到太阳辐射的能量平均为2.5×106J,热水器仅能把接收的太阳能的42%转化为水的内能,若光照5h可以使热水器内初温为10℃、质量为100kg的水温度升高多少℃?(水的比热容是4.2×103J/(kg?℃)。
答案:
50℃。
专题:热量计算4
4.(2018?辽阳)某辆轮式伞兵突击战车满载时总质量为1.6t,车轮与水平地面接触总面积为4×103cm2,战车以72km/h的速度在水平地面匀速直线行驶时,发动机的功率为6×104W.(q汽油=4.6×107J/kg,g取10Nkg)求:(1)战车满载时静止在水平地面上,对水平地面的压强。(2)战车此次行驶时,受到的阻力。(3)战车此次共行驶23min,若汽油机的效率为30%,消耗汽油的质量。
答案:
(1)4×104Pa;(2)3000N;(3)6kg。
专题:热量计算5
5.小明家新买了一辆使用汽油为燃料的小汽车。细心的小明发现行驶的速度不同时,耗油量不同。当小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油,此时发动机的有用功率为25kW.若小汽车以最省油的速度行驶135km,求在这过程中汽车:(1)运动的时间;(2)受到的阻力;(3)消耗汽油的质量(汽车的热值q=4.5×107J/kg,小汽车发动机的效率为30%)。
答案:(1)1.5h;(2)1000N;(3)10kg
[拓展1]效率公式
(1)机械效率:
(2)燃烧效率:
(3)热机效率:
(4)电热水器的加热效率:
(5)电动机效率: