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1、第2节热机的效率知识点一知识点二知识点一燃料的热值1.定义: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。2.燃料的种类:固体燃料,如木柴、煤、蜡等;液体燃料,如汽油、柴油、航空煤油等;气体燃料,如煤气、天然气、氢气等。3.单位:J/kg(或J/m3)4.热值的物理意义热值是燃料本身的一种特性,同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变,不随燃料质量的大小而变,即每种燃料都有一个确定的热值,不同燃料的热值一般不同。知识点一知识点二温馨提示热值是反映燃料燃烧释放热量的本领大小的物理量,所谓“完全燃烧”是指全部烧完的意思,即燃料的燃烧必须是与充足的氧气发生完全氧化反应,这是一个理想的燃
2、烧过程,在实际中是难以实现的,所以计算出的理论值与实际有较大的差异(与实际燃烧条件有关)。知识点一知识点二5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式:Q=qm。有的气体燃料完全燃烧放出的热量公式为Q=qV。Q:燃料燃烧放出的热量。q:热值。m:质量。V:体积。拓展归纳(1)热值反映了燃料的一种性质,不同的燃料,热值一般不同。它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。(2)定义式,q= ,推导式,Q=mq,m= 。Q表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J,m表示燃料的质量,单位是kg,q表示燃料的热值,单位是J/kg;若燃料热值的单位是J/m3,则计算燃料完全燃烧放出的热量时
3、用公式Q=Vq。知识点一知识点二例1下列关于热值的说法正确的是()A.燃料越多,它的热值就越大B.燃料燃烧时放出的热量越多,它的热值就越大C.相同质量的燃料,完全燃烧时放出的热量越多,热值越大D.同一种燃料,燃烧的情况不同,它的热值就不一样解析:热值是燃料的一种特性,它的大小与燃料自身有关,与燃料的质量、燃烧状况、燃烧时放出的热量无关。同种燃料热值相同,不同的燃料热值一般不同。故A、B、D均不正确。答案:C知识点一知识点二知识点二热机的效率1.燃料的利用率:(1)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只有一部分被有效利用。(2)炉子的效率炉子有效利用的热量(水吸收
4、的热量)与燃料完全燃烧放出的热量的比值叫炉子的效率。一般小型锅炉的热效率在60%左右,现代大型锅炉的热效率在90%左右。知识点一知识点二拓展归纳提高燃料的利用率的方法:(1)使煤充分燃烧:将煤磨成煤粒,加大送风量。(2)加大受热面积,减少烟气带走的热量。2.热机的效率:(1)热机燃料燃烧放出的热量走向示意图:知识点一知识点二(2)热机的效率定义:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比,叫热机的效率。热机的效率总是小于1的原因:因为热机在工作过程中,必须要消耗一部分的能量,用来克服摩擦做功,同时空气的热传导也会消耗一部分能量,严格起来讲,热机的效率甚至很难达到60%。知识点一知识点
5、二拓展归纳提高热机效率的方法:a.加强技术创新,采用先进的工艺和技术设计制造热机;b.使燃料在汽缸内充分燃烧;c.尽量减少各种热量散失;d.使用时,注意保养,定期检查,保证良好的润滑,减少因克服摩擦做功而消耗的能量。知识点一知识点二例2某省今年再次出现大面积干旱,各地都在使用抽水机引水灌溉。某抽水机在2 h内把1.8106 kg的水提升了6 m流入沟渠,再去灌溉农田。(g取10 N/kg)求:(1)此抽水机2 h做了多少有用功?(2)此抽水机的有用功率是多少?(3)带动抽水机的动力装置为柴油机,2小时燃烧的柴油为5 L。则抽水机的效率为多少?(柴油取0.8103 kg/m3,q柴油取4107
6、J/kg)解析:(1)抽水机对水做功W有用=Gh=mgh=1.8106 kg10 N/kg6 m=1.08108 J;知识点一知识点二m=柴油V=0.8103 kg/m3510-3 m3=4 kg,5 L柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq=4 kg4107 J/kg=1.6108 J,抽水机的效率答案:(1)1.08108 J(2)15 kW(3)67.5% 考点一考点二考点一燃料的热值与热量计算例1(2016江苏宿迁中考)某太阳能热水器中装有40 kg的水,阳光照射一段时间后,水温从10 升高到60 ,已知c水=4.2103 J/(kg)。求:(1)热水器中的水所吸收的热量。(2)如果水吸收的
7、热量由天然气来提供,需要完全燃烧多少立方米的天然气?(天然气的热值取4.2107 J/m3,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)解析:(1)热水器中水吸收的热量Q=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)40 kg(60 -10 )=8.4106 J。(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=8.4106 J,因为Q放=Vq,所以,天然气的体积V= =0.2 m3。答案:(1)8.4106 J(2)0.2 m3考点一考点二考点一考点二考点二热机的效率例2(2016山东德州中考)天然气灶使用方便、经济环保。如图所示,在标准大气压下,天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 的水加热至沸
8、腾,大约需要10 min,已知水的比热容为4.2103 J/(kg),天然气的热值取3.5107 J/m3。求:(1)水吸收的热量;(2)若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,烧开这壶水需要多少天然气?考点一考点二解析:(1)在标准大气压下,水沸腾时的温度t=100 ,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)3 kg(100 -20 )=1.008106 J。答案:(1)1.008106 J(2)4.810-2 m3 考点一考点二P26动手动脑学物理1.1.8104 J0.39 g相当于12粒药片解析:他从1楼步行到11楼克服重力做的功W=Gh=mgh=60 kg10
9、 N/kg310 m=1.8104 J;由题意知Q油放=W=1.8104 J,又Q油放=mq,=0.39 g,大约相当于12粒药片的质量(一般抗生素一粒药的成分多为0.25 g或0.5 g)2.3.8倍相关计算见解析解析:干木柴的热值约为1.2107 J/kg,煤油的热值约为4.6107 J/kg,由Q木柴=Q煤油,即q木柴m木柴=q煤油m煤油,3.5.8107 t解析:效率提高前与提高后汽车做的有用功相等,所以Q放=Q放,即nmq=nmq,m=m,m= 1.742 t,则10亿辆车节省的汽油质量为m=1091.8 t-1091.742 t=5.8107 t。4.减小有害气体的排放量,降低对空气的污染。减小燃料的消耗,节约能源。
