第二章第三节《热机的效率》（无答案）.doc

第二节 热机的效率
知识点及考查角度 系统学习
知识点1 燃料的热值
1．某种燃料完全燃烧放出的____与其____之比, 叫做这种燃料的热值。固体燃料的热值的单位是 ___ 气体燃料的热值的单位是____．
2．易错提醒：热值是表示燃料在完全燃烧时把化学能转化为内能本领大小的物理量。是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关。与燃料的质量、体积，是否完全燃烧等没有关系，在数值上等于1 kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。
3．二级结论：(1)计算固体、液体燃料完全燃烧放出热量的公式为____；
（2)计算气体燃料完全燃烧放出热量的公式为 。
典例解读
考查角度1：热值概念的建立
【例1-1】2kg某种燃料完全燃烧，放出热量6.0×107J。则选种燃料的热值是( )
A.1.2×l0' J/kg B.1.2×l07 J/kg C.3.0×l08 J/k8 D.3.0×108 J/kg
考查角度2:理解热值的概念（易错点）
【例1-2】把一瓶酒精用去一半，则对剩下的酒精说法错误的是( )
A．质量变为原来的一半B．体积减小为原来的一半
C．热值变为原来的一半 D．热值不变
考查角度3：有关热值的简单计算
【例l-3】汽油机某段时闻内消耗汽油100g。这些汽油完全燃烧能被出热量 J。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
举一反三
1-1．下列事例中，最能说明燃料燃烧所放出的热量跟燃料的种类有关的是( )
A．2克酒精完全燃烧比2克木柴完全燃烧放出的热量多
B．2克酒精完全燃烧比1克汽油完全燃烧放出的热量多
C．2克酒精完全燃烧比1克酒精完全燃烧放出的热量多
D．3克涮精完全燃烧比2克烟煤不完全燃烧放出的热量多
1-2．关于燃料的热值，下列说法中正确的是( )
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越夫，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关
1-3．（南宁节选）天然气是一种清洁燃料，南宁市有的出租车开始使用天然气代替柴油或汽油。已知天然气的热值是7×107J／m3。当出租车消耗0.2 m3天然气时，所释放的热量是____J。（假定天然气完全燃烧）
知识点2 热机的效率（重难点）
考查角度1：对热机效率的理解（拓展点）
【例2-1-1】如果甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说( )
A．甲热机的功率比乙热机大
B．在单位时间内甲消耗的燃料比乙热机少
C．甲热机的转速比乙热机大
D．甲热机将然料完全燃烧产生的内能变成机械能的百分比比乙热机大
2-1-1．效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述中不正确的是( )
A．在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，就有可能使热机的效率选到100%
B．两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油量少的那辆车效率高
C．热机要正确使用、注意保养，可提高效率
D．在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要揩施
【例2-1-2】如图l4-2-1所示为内燃机的能量流向图，热机效率等于( )

2-1-2．某内燃机工作过程中，如图14-2-2所示为内燃机能流图，它的能量损失所占的百分比是：废气内能35%，散热损失30%，机械损失10%．则该内燃机的热机效率是____
考查角度2:燃料利用率的计算
【例2-2】（江苏苏州）某家庭需要将50 kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8 kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg．水的比热容c=4.2×l0' J/(kg．℃)。求:
(1)50 kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量．
(2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量。
(3)煤气灶烧水的效率。
2- 2．有一种火锅是用“固体酒精”作为燃料的，已知这种燃料的热值是109 J/kg．完全燃烧0.2 kg“固体酒精”放出的热量可以使___ _kg的水的温度升高80℃．[已知水的比热容为4.2×lO3J/(kg．℃)]
考查角度3:提高热机的效率
【例2-3】为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是( ）
A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量增加热机的工作时间
C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量减少热机部件间的摩擦
2-3．热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是( )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少各种热损失
C．尽量减少因克服摩攘而额外消耗的能量
D．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功
考查角度4:热机效率的计算
【例2-4】在一次某新型号的汽车测试中。让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8 km．受到的阻力是3.0×105 N，消耗汽油l.2Kg（假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q=4×107 J／kg。求:(1)在测试过程中，汽车牵引力所做的功w。(2)该型号汽车的热机效率。
2- 4．用用汽油为燃料的小汽车，以72 km/h的速度在水甲路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100 km。汽油的热值q=4.6×107J/kg。小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：
(1)行驶的时间。
(2)这段时间内发动机所做的功。
(3)消耗汽汕的质量。
综合·应用·探究培优拔尖
典例解读
拔尖角度1：热学的综合计算（拓展点）
【例1】（江苏常州）液化石油气的热值高达4.6×l07 J/kg．一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值但为2.9×107 J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售蛤客户。常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测。将质量为100 kg、初始温度为
31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0. 84 kg。(1)通过高效炉灶，水能吸收燃气完内燃气的热值是多少？
(2)该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？
举一反三

1．（四川泸州）2012年4月28日，中石油与俄罗斯天然气公司签订合同，俄罗新将通过东线和西线向中国供气680亿立方米。天然气燃烧时，将____能转化为内 能。如果完全燃烧lm3的天然气所放出的热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 _ kg的水从10℃加热到沸腾，这些热量相当于完全燃烧____kg煤放出的热最。水的比热容 c=4,2×l03J／（kg．℃);取热值q天然气=3.78×107J／m3，q煤=3.15×107 J/kg

拔尖角度2：力学和热学的综合计算（拓展点）
【例2】（黑龙江大庆）如图14-2-3所示的汽车总质量是1150 kg，以72km/h的速度匀速行驶10km，若汽车所爱阻力为汽车重力的0.1倍，每个轮胎与路面的接触面积为0.05m2．(g取10 N/kg)求．
(1)汽车对路面的压强为多少?
(2)汽车行驶过程中克服阻力做了多少功?其功率为多少？
(3)若该汽车热机的效率为25%，如果不考虑热机其他的能量损失，汽油热值为4.6×107 J/kg。则该汽车行驶10 km过程中需要的汽油的质量为多少千克？

2．汽车在行驶中由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不同，通常情况下实际功率要小于它的最大功率，下表是某型号汽车的相关数据，汽油的密度为0.8×103 kg/m3，热值为5×10' J/kg．着该汽车以1OO km/h的速度匀速行行驶，求：
(1)该汽车行驶1h消耗的汽油是多少千克？
(2)该汽车行驶1h消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少焦耳?
(3)若该汽车发动机的效率是30％．则发动机的实际功率是多少瓦？

基础演练·提升训练·拓展巧练
A组：基础巩固训练
1．（湖南郴州）我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主耍是利用氢具有( ）
A．较大的密度 B．较大的比热容 C．较大的热值 D．较低的沸点
2．煤的热值大于干术柴的热值。这里是指( )
A．煤比干木柴含有的热量多一些
B．烧煤比烧干木柴产生的温度高一些
C．烧煤比烧干木柴产生的热量多一些
D．要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少
3．（广州）某机器的能量流向图如图l4-2-4所示，
据此推测该机器可能是( )
A．热机 B．电动机 C．发电机 D．电热水器
4．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明( )
A．甲的功率比乙的大 B．甲做的功比乙的多
C．甲消耗的柴油比乙的少 D．甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
5．无烟煤的热值是3.4×107 J/kg，表示的意义是 。如娶获得1.7×10'J的热量，需要完全燃烧____kg无烟煤。
6．（湖北恩施州）一般家用轿车使用标号为93的汽油作燃料（热值为4.6×10'J/kg）。端午节放假，小翔爸爸驾车携垒家出游,仪表显示全程燃油20 kg。此次出游轿车耗能____J。
7．（四川南充）某中学为学生供应开水。用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107 J/kg。现完全燃烧4.2kg的焦炭，放出的热量为____。设该热量有25％被水吸收，能将_ _ kg的水从25℃加热到100℃。[已知c水=4.2×lO3 J/(kg．C)
8．一辆汽车的发动机输出功率为66 150瓦，每小时消耗柴油14千克，请计算发动机的效率。（柴油的热值为4.3×10 7焦／千克）
B组：能力提升训练
9．下列对q= 的理解正确的是( )
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B．热值的大小由燃料本身决定，与质量和热量无关
C．热值与燃料的质量成反比，与燃料完全燃烧放出的热量成正比
D．热值与燃料的质量成反比
10．关于热机的效率，以下说法正确的是( )
A．热机做的有用功越多，效率就一定越高
B．热机的功率大，效率就一定高
C．热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高
D．以上说法都不对
11．两台汽油机，甲的效率为35％，乙的效率为25％．这两个数据表示( )
A．甲做的功比乙的多
B．甲的功率比乙的大
C．在相同时间内甲燃烧的汽油比乙多
D．在消耗相同的汽油时，甲做的有用功比乙多
12．（山东枣庄）“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倍的芙系粗略计算。1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 __ _J，这些热量可以使 kg的水从20℃加热至100℃。c= 4. 2×103J/(kg．℃).q氢气=4.2×107 J/kg。
13．一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×l07 J 有用功时，消耗的柴油质量是多少？(q煤油= 4.3×107J/kg)
14. （辽宁鞍山）现代家庭装修中有些浴窒使用燃气热水器提供热水，小劳家安装了燃气热水器。巳知水进入热水器前的温度是lO℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小劳洗一次澡用热水0.05m3。水的比热容是4.2×103 J/(kg．℃)。求：
(1)所用热水的质量为多少?
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70％被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×1O7 J／m3）
15．一辆汽车，总重为1.2×104N。四个轮胎与地面接触总面积为0.12 m2，该车在平直公路上匀速行驶1h。消耗汽油10L。汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。（q汽油=4.6×107 J/kg.p汽油=0.7×lO3kg／m3.g取10 N/kg)求：
(1)该车静止在水平路面上时·对路面的压强是多少？
(2)10 L汽油完全燃烧放出的热量是多少？
(3)这段时间内该汽车发动机的功率是多少千瓦？
竞赛题
16.（全国初中应用物理知识竞赛复赛题）小亮家有一辆家用轿车，爸爸在给他说车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义。活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为汽缸排量。如果发动机有若干个汽缸，所有汽缸工作容积之和称为发动机排量。从说明书上查到：小亮家的汽车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0 L,从网上查找到了其输出特性曲线（如图14-2-5所示）；小亮又向爸爸询问了一些卖测数据：由于汽车行驶的路况很好，所以平均车速为9Okm/h。此时发动机转速为2000 r/min。平均行驶百公里油耗为9 L，从物理书上查得汽油的热值为4.6×107 J/kg,
密度为0. 71×1O3kg／m3．
(l)由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1 000～5 000 r/min范国内，它的输出功率与转速大致有什么关系？
(2)试通过公式推导出在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系。
(3)这辆汽车以90 km/h的速度行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程汽缸内的平均压强是约为多少?