名师解读：人教版九年级物理第十四章《内能的利用》第2节《热机的效率》

一、热值

1.认识:热值和密度、比热容等物理量性质相同,是物质本身的一种特性。热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。

2.提升燃料利用率的措施:使燃料尽可能充分燃烧;减少热量的散失;设法利用废气的能量。 二、热机效率

1.几种装置效率的计算公式: (1)锅炉的效率:η=

。

(2)太阳能热水器的效率:η=(3)热机的效率:η=

。

。

2.热机的能量散失:燃料的不完全燃烧;废气带走很大一部分能量;一部分能量消耗在散热上;克服摩擦消耗一部分能量。

3.提高热机效率的途径:使燃料尽可能完全燃烧;尽量减少各种热损失;保持良好的润滑。

4.设法利用废气的能量,可提高燃料的利用率,但无法提高热机的效率。 5.热机的效率总是小于1。

【典题通法】 考点

热值的理解

【例1】关于燃料的热值,以下说法中正确的是 ( A ) A.燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B.容易燃烧的燃料,热值一定大

C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多

D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料

【解析】热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,而与燃料的质量、燃烧与否无关,故A正确、B错误。燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值、燃料的质量、燃烧是否完全有关,选项C中只知道煤的热值较干木柴的大,两者的质量关系、燃烧是否完全并不知道,因此不能确定谁放出的热量多。炉子的效率与燃料燃烧的完全程度和热量散失程度有关,与燃料的热值大小无关。 考点

锅炉的效率

【例2】某中学为学生供应开水,用锅炉将200 kg的水从25 ℃加热到100 ℃,燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是4.2× 103 J/(kg·℃),无烟煤的热值是3.4×107 J/kg。求: (1)锅炉内的水吸收的热量是多少? (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? (3)此锅炉的效率是多少?

解:(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃) ×200 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×107 J。 (2)无烟煤完全燃烧放出的热量:

Q放=m煤q煤=6 kg×3.4×107 J/kg=2.04×108 J。 (3)锅炉的效率:η=

=

=31%。

答:(1)锅炉内水吸收的热量是6.3×107 J。 (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是2.04×108 J。 (3)锅炉的效率是31%。

【易错警示】有些题目题干给出的热值的单位是J/kg,但燃烧的燃料是以体积计量的,要先根据密度公式,计算出燃料的质量,再计算燃料完全燃烧放出的热量。

考点热机的效率

【例3】东风悦达汽车是我市最大的汽车生产企业。该厂某型号车在车型测试中,在一段平直的公路上匀速行驶50 km,受到的阻力是1.0×103 N,消耗燃油4×10-3 m3(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ=0.8×103 kg/m3,热值q=4×107 J/kg,求: (1)该车牵引力所做的功。 (2)该车的热机效率。

解:(1)因为该车匀速行驶,所以牵引力F=f=1.0×103 N 牵引力做的功W=Fs=1.0×103 N×50×103 m=5×107 J。 (2)消耗燃油的质量:m=ρV=0.8×103 kg/m3×4×10-3 m3=3.2 kg 燃油完全燃烧所产生的热量:Q=mq=3.2 kg×4×107 J/kg=1.28×108 J 热机效率:η=

=

=39%。

答:(1)牵引力做功为5×107 J (2)热机的效率是39%。

新型燃料——可燃冰

天然气水合物,分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”。1 m3可燃冰可转化为1 m3的天然气和0.8 m3的水。天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣,比煤、石油、天然气的污染都要小得多。