人教版2023年九年级物理全一册同步精品讲义 课时14.2 热机效率【学生版】.docxVIP

课时14.2热机效率（原卷版）

【学习目标】

1.知道热值的概念；

2.会进行热值的简单计算；

3.了解热机效率的概念以及提高热机效率的途径；

4.会进行热机效率的简单计算。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、燃料的热值

1.燃料

（1）燃料的种类

燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。

（2）燃料燃烧时能量转化

燃料在燃烧时将化学能转化为内能。

2.燃料的热值

燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。

（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。

（2）热值单位：J/kg。

（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放＝qm；（Q放是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m是质量，单位是kg）

特别提醒

固体燃料、液体燃料的热值以“J/kg”为单位，而气体燃料的热值以“J/m3”为单位。因此Q放＝qm一般用于固体燃料和液体燃料放热的计算；Q放＝Vq一般用于气体燃料放出热值的计算，其中V为气体燃料的体积。

（5）对燃料热值的透析

热值是燃料的一种固有性质

热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关

对完全燃烧的理解

对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值

热值的作用

燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标

特别提醒

（1）不是任何物质都有热值。热值是燃料的固有性质，如石块、铁块等非燃料物质没有热值；

（2）只有燃料放热时，才能用Q放＝qm或Q放＝Vq进行计算，不要将其与温度降低时的放热公式Q放=cm△t混淆。

常用燃料的热值

见下表：

【例1】关于热值和热机效率，下列说法正确的是（）。

A．使燃料燃烧更充分，可提高热机效率；

B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高；

C．1kg汽油在汽缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值；

D．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能

【例2】安全、清洁、方便的太阳能越来越受到人们的重视和广泛利用。如图所示，一太阳能热水器内装有质量为250kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃。（水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）、干木柴的热值为1.2×107J/kg）

（1）水吸收的热量是多少？

（2）这些能量相当于完全燃烧多少千克干木柴放出的热量？

知识点二、热机的效率

1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：

2.锅炉的效率

（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。

（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。

3.内燃机中热量燃烧的能量流向图

4.热机效率

（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。

（2）计算公式：

对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。

（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。

（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。

特别提醒：热机效率总小于1的原因

因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定小于完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然小于1，即