14.2 热机的效率
知识点回顾
知识点一、燃料的热值
1.定义：某种燃料 放出的热量与其质量之比，用符号 表示。
2.单位：J/kg，例如：，物理意义：1千克的煤油完全燃烧放出的热量为。
3.特点：只与燃料的种类有关，与燃料的形状、体积、质量 （选填“有关”或“无关”）。
知识点二、燃烧值的计算
1.固、液体燃料：
2.气体燃料：
知识点三、热机的效率
1.定义：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
2.公式：
知识点四、效率
1.用来做有用功那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
提升练习
一、单选题
1．“长征五号”系列运载火箭，为“天问一号”、“嫦娥五号”等多项重要航天器发射任务立下了汗马功劳。它采用低温液氧和液氢作燃料，实现了无毒无污染，且燃烧后放出的热量多。这说明液氢具有（ ）
A．较低的沸点 B．较大的比热容
C．较高的热值 D．较低的熔点
2．对于的理解，下列说法正确的是（ ）
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B．燃料燃烧不充分时，部分能量将被浪费掉，热值将减小
C．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大
D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
3．为了提高热机的效率，你认为下列方法无效的是（ ）
A．设法有效利用尾气中带走的那部分热量
B．经常对热机进行保养和润滑以减小各种摩擦
C．使燃料尽量充分燃烧提高燃料的利用率
D．更换热值更高的燃料
4．为实现国家关于“碳达峰"“碳中和”目标，东风汽车集团研发了-款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是( )
A．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
5．内燃机的发明，使人类的许多梦想得以实现，飞机、潜艇、坦克等，都是在内燃机发明之后才研制成功的。如图是某内燃机的能量流向图，关于内燃机，下列说法正确的是（ ）
A．该内燃机的热机效率为30%
B．内燃机是一种环保型的机器
C．减小机械摩擦可提高内燃机的效率
D．内燃机的四个冲程都把内能转化为机械能
6．设干木柴燃烧放出的热量有20%被水吸收，完全燃烧质量1kg，热值为的干木柴，能使质量40kg，初温30℃的水温度升高到（ ）
A．15℃ B．30℃ C．45℃ D．60℃
7．小李同学想比较甲物质与水的吸热本领，在老师指导下，用同一套实验装置分别加热200g的甲物质和水，如图甲所示。测得的数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化图像，已知酒精的热值q酒精=3×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗0.28g酒精，相同时间内甲吸收的热量与水吸收的热量相等，c水=4.2×103J/（kg ℃），则下列说法中正确的是（ ）
A．实验前应“自上而下”安装器材
B．甲与水的比热容之比为
C．前10min，甲吸收的热量为2.52×104J
D．酒精灯的加热效率为35%
8．某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法中正确的是（ ）
A．该汽油机工作的效率是25%，工作时汽油燃烧释放能量的75%转化为机械能
B．若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为2.3107J
C．若该汽油机消耗2kg汽油，损失的能量为3.22107J
D．经过不断改进和创新，汽油机的效率可以提高到100%
9．利用一燃气热水器对10kg、20℃的水进行加热时，完全燃烧了0.105m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4×107J/m3，该热水器烧水的效率是50%，下列说法中（ ）
①煤气完全燃烧放出的热量是4.41×103J
②水吸收的热量是2.1×106J
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有②③④正确
二、填空题
10．可燃冰是一种热值较大的燃料，2m3的可燃冰完全燃烧可以释放出6.3×109J的热量，则可燃冰的热值是 J/m3。
11．天旱少雨，可使用柴油机带动水泵抽水灌溉稻田。柴油机的点火方式是 （选填“点燃式”或“压燃式”）；柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是 （选填序号：①质量；②比热容；③热值）；完全燃烧3kg柴油放出的热量Q= J。（）
12．合肥市投产的垃圾焚烧站，每年可以处理垃圾2.1×105t。若被处理的垃圾的热值为5.4×106J/kg，若完全燃烧全年的垃圾产生热量的80%被水吸收，则可将 t的水温度升高60℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
13．小明用燃气灶烧水时，水需要吸收热量1.68×105J，加热过程中完全燃烧了0.01m3天然气，已知天然气的热值为4.0×107J/m3，则天然气完全燃烧放出的热量是 J，此次燃气灶烧水的效率为 %。
三、计算题
14．某太阳能热水器中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。试求
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×107J/kg）
15．某物理兴趣小组的同学，用燃气灶烧水时给10kg水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.08m3的天然气，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，天然气热值为q=6.3×107J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）燃气灶烧水时的热效率。
16．我国已经从餐饮废油（俗称“地沟油”）中成功提炼出供飞机使用的生物航空煤油（以下简称生物航煤），其热值与传统的航空煤油热值相当，是一种绿色环保的能源。兴趣小组想知道生物航煤热值的大小，于是完全燃烧了0.7kg的生物航煤给水加热，将40kg的水从20℃加热到70℃，该加热装置的热效率为30%。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量；
（3）生物航煤的热值。
17．如图所示是我国自行设计研制的大型水陆两栖飞机AG600全状态新构型灭火机，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设必备的重大航空装备。若该飞机以288km/h 的速度水平匀速直线航行96km，消耗航空燃油1600kg，飞机发动机的功率为。（航空燃油的热值为）求：
（1）飞机在水平航行过程中发动机做的功是多少？
（2）消耗的航空燃油完全燃烧放出多少热量？
（3）发动机的效率是多少？
参考答案
1．C
2．D
3．D
4．A
5．C
6．C
7．C
8．B
9．B
10．3.15×109
11．压燃式；②③；
12．3.6×106
13．4.0×105；42
14．（1）解：水吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣10℃）=8.4×106J
答：该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J
（2）解：该热水器的效率
答：这段时间该热水器的效率是30%。
（3）解：由Q放=mq可得，完全燃烧煤的质量
答：需完全燃烧0.8kg煤。
15．（1）解：由题意可知，完全燃烧了0.08m3的天然气，天然气热值为q=6.3×107J/m3，根据热值公式可知，天然气完全燃烧产生的热量
天然气完全燃烧产生的热量为5.04×106J。
答：天然气完全燃烧产生的热量为5.04×106J
（2）解：由图可知，经过6min时间加热，水升高的温度
水的质量为10kg，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，根据比热容公式可知，水所吸收的热量
水所吸收的热量为2.52×106J。
答：经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J
（3）解：燃气灶烧水时的热效率
燃气灶烧水时的热效率为50%。
答：燃气灶烧水时的热效率为50%。
16．（1）解：此过程中水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(70℃-20℃)=8.4×106J
答：此过程中水吸收的热量为8.4×106J
（2）解：由 得，此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量
答：此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量为2.8×107J
（3）解：生物航煤的热值为
答：生物航煤的热值为4×107J/kg。
17．（1）解：飞机以288km/h 的速度水平匀速直线航行96km，飞行的时间
飞机发动机的功率为 ，则飞机在水平航行过程中发动机做的功
答：飞机在水平航行过程中发动机做的功是
（2）解：航空燃油的热值为 ，消耗航空燃油1600kg，则消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量
答：消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是
（3）解：发动机的效率
答：发动机的效率是45%。
