初三物理：热机

复习：

1.在热传递过程中，传递能量的多少叫热量，热量的单位是焦，符号是J。

2.有用功与总功的比值叫机械效率。机械效率总小于1。

知识点1 燃料的热值（重点）

1.定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与质量之比，叫做这种燃料的热值。单位：焦/千克，符号：J/kg.

2.物理意义：表示一定量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。

3.热值的理解：①燃料的热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

②“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关。

③“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。

④热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关系。

⑤若气体燃料单位是J/m3,则计算燃料完全燃烧时放出的热量用Q放=Vq。

例1国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能源——天然气。天然气燃烧时可以将能转化为内能。已知天然气的热值为3.2×107J/m3，则每输送100m3的天然气，完全燃烧后就相当于向我市送了J的热量。

例2  某太阳能热水器5h内可使100kg的水温度升高60℃，则水吸收多少的热量    ？不计热量损失加热这些需要多少液化气？（液化气的热值是4.5×107J/kg）

例3北京奥运会传递的祥云火炬使用的是燃料为丙烷，常温下呈气态的丙烷是通过加压液化后储存在较小的罐内。若丙烷的热值为8.0×107J/kg，罐内装有的450g丙烷完全燃烧可以放出的热量是J。

知识点2热机的效率（难点）

1燃料的有效利用

a.影响燃料有效利用的因素：一是燃料不可能完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。

b.炉子的效率

炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率。

现代化大型锅炉的效率可达90％以上，一般小型锅炉的效率不足60％。

c.提高燃料利用率的方法

一：把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧；

二：加大送风量，可使燃料燃烧更充分；

三：加大受热面积，减少烟气带走的热量。

2热机燃料燃烧能量走向

1外界做有用功；②废气带走很大一部分能量；③机械散热消耗一部分能量；                                                                                                                                                                                                                                              

 ④克服摩擦消耗一部分能量。

3热机的效率

a.定义：用来做有用功的那部分能量和燃烧释放的能量之比。

b.公式：η=用来做有用功的能量Q有用/燃料完全燃烧释放的能量Q总×100％

4热机效率总小于1的原因

由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。

5提高热机效率的主要途径

1使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③在热机的设计和制造上，采用先进技术；④使用时，注意保养，保证良好分润滑，合理调整各零件之间的缝隙，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。

例4 如图14-2-3所示为内燃机的能量流向图，热机效率(η)等于（）

A.E1/E4×100％

B.E4/E1×100％

C.(E3+E4)/E1×100％ 

D.E4/(E1+E2+E3+E4+E5)×100％

例5某科学小组的同学在实践活动中，通过实际调查，绘制了一辆某种型号普通轿车在确定功率下行驶时单位时间内的能量流向图，如图14-2-4所示，请你参与讨论有关问题。

1根据图中的能量流向，写出该轿车行驶时有哪几个方向的能量损耗。

2由提供的数据可得，该轿车的能量转化效率为。（结果保留一位小数）

3对小汽车行驶中的能量损耗，就你所知，写出一条建议。（不做解释）

典型例题

例1有一箱木炭，它的质量为10kg，其热值为3.4×107J/kg。若用掉一半，剩下的热值为，半箱木炭燃烧最多放出的热量是。

例2天然气中普遍使用的一种能源，现用天然气来加热水。

1使质量为2kg的水，温度从20℃升高到100℃，需吸收多少的热量？

2如果加热过程中，天然气放出的热量只有50%被水吸收，则需完全燃烧多少m³3天然气。（天然气的热值为3.2×107J/m³）

例3 甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是（）

A.甲热机比乙热机做的有用功少

B.加热机比乙热机消耗的燃料多

C.在做相同有用功的条件下，甲消耗的燃料多

D.在做相同有用功的条件下，甲损失的能量比乙多

例4用天然气炤烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20升高到70。已知水的比热容c=4.2×103J/(kg.℃),天然气的热值q=3.2×107J/m3。求：

⑴1 m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。

⑵水吸收的热量Q吸。

⑶天然气灶的效率η。

练习题：

1．天然气是一种清洁燃料，南宁市有出租车开始使用天然气来代替或汽油。已知天然气的热值3.2×107J/m3，当出租车消耗0.2m3天然气，所释放的热量为J(假如天然气完全燃烧)。若天然气所释放的84％被水吸收，能使100kg的水温度升高℃。（水的比热容是4.2×103J/(kg.℃)

2.现有一瓶液体燃料，若倒掉一半后完全燃烧，则（       ）

A．热值减半，放出的热量减半                    B.热值减半，放出的热量不变

C.热值不变，放出的热量减半                     D.热值不变，放出的热量不变

3.下列说法中正确的是(       )

A.升高相同温度时，吸收热量越多的物体比热容越大

B.燃料不完全燃烧时，热值变小

C.物体吸收热量，温度不一定升高 

D.扫地时尘土飞扬，是分子不停地做无规则运动造成的

4.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是(        )

A.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多

B.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%

C.在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大

D．与天然气相比，汽油燃烧时对环境的污染小

5.“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为J，可以使kg的水从20℃加热至60℃（水的比热容是4.2×103J/(kg.℃)，Q煤气=4.2×107J/kg）。

6.如图14-2-5所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。

⑴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，应选择两图实验；

3水的比热容为4.2×103 J/(kg.℃)，它的物理含义是；

4酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为J。

7.小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。

⑴若用这台热水器每天可将100kg的水从20℃加热到60℃，这些水吸收的热量是多少？

⑵若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg？（液化石油气的热值是8.0×107J/kg）