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第十四章内能的利用第2节热机的效率名师导学新知1燃料的热值(1)热值：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，用符号q表示.①热值的单位：焦每千克.用符号J/kg表示(气体燃料用J/m3).②热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同；同一种燃料的热值不随燃料的质量、体积或温度等的改变而改变.③根据热值计算热量的公式：Q=qm(气体燃料用Q=qV).(2)实际上，燃料很难完全燃烧，放出的热量往往要比按热值计算出的结果要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小.名师导学例题精讲【例1】小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知(注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算,某燃料的热值用q表示；其质量用m表示).于是决定设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系.他组装了如图14-2-1所示的装置进行实验，记录结果见下表：名师导学(1)为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同以及________相同.(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________.名师导学(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”).说说你的看法：________.解析(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等.名师导学(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，所以煤油的热值较大.(3)要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些.答案(1)质量水的质量(2)煤油(3)天平偏小燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸名师导学举一反三1.关于燃料的热值，下列说法正确的是()A.燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高B.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多C.燃料燃烧越充分，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D名师导学新知2热机的效率用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，η=.在内燃机中，燃料燃烧释放的能量去向如图14-2-2所示.名师导学例题精讲【例2】某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率.他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精.已知：水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，酒精的热值为3×107J/kg.求：(1)此过程中水吸收的热量；(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量；(3)酒精灯烧水时的热效率.解析利用吸热公式求水吸热的热量；已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量；烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比.解(1)水吸收的热量：Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×60℃=2.52×104J;(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4.2×10-3kg×3×107J/kg=1.26×105J;(3)酒精灯烧水时的热效率：Q吸/Q放=20%.名师导学举一反三2.在火电站内，燃料的化学能经锅炉、蒸汽轮机和发电机最终转化为电能.蒸汽轮机的作用是将______能转化为机械能.若锅炉、蒸汽轮机和发电机的效率分别为50%、70%和80%，则火电站的效率为_______.内28%名师导学新知3提高热机效率的方法为合理利用能源，人们一直在努力提高热机效率，其主要的途径是减少热机工作中的各种能量损失.首先要减少燃烧过程中的热量损失，如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间，蒸汽机类热机常将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧，这些措施都可以使燃料燃烧得更充分；其次是要尽量简化机械转动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少机械损失.名师导学例题精讲【例3】如图14-2-4所示表示的是汽油机的能量流向，对照此图，下列说法不正确的是()A.废气的排放所占比例最大，减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率C.该汽油机的热机效率为76%D.该汽油机的能量利用率为30%名师导学解析由图示知，废气带走了大部分的能量，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，A说法正确，不符合题意；冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率，B说法正确，不符合题意；该汽油机的热机效率为η=100%-33%-30%-7%=30%，C说法错误，符合题意，D说法正确，不符合题意；答案C名师导学举一反三某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时单位时间内的能量流向图，请你参与讨论有关问题.(1)根据图14-2-5中的能量流向，说出该轿车行驶时有哪几方面的能量损耗.(2)若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”.由图中提供的数据可得，该轿车的能量转化效率为________.(保留一位小数)名师导学(3)对减少汽车行驶中的能量损耗，就你所知，给出一条建议.(不作解释)名师导学名师导学答案：(1)四个方面：摩擦损耗、散热损耗、排放废气损耗、燃料损耗.(2)12.7%(3)参考建议：给机器加润滑油，减少有害摩擦；改进油箱的密闭性，减少蒸发损耗；提高汽油质量；对排放的尾气进行收集、再利用等.课堂十分钟2.酒精的热值是3.0×107J/kg，一瓶酒精用去一半后，剩下的半瓶酒精的热值是()A.1.5×107J/kgB.3.0×107J/kgC.6.0×107J/kgD.9.0×107J/kgB课堂十分钟5.一太阳能热水器中的水吸收了8.4×106J的热量后，水的温度从20℃升高到40℃，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).则：(1)太阳能热水器内水的质量为_________kg.(2)若要产生上述热量，需完全燃烧某种燃料0.7kg，则这种燃料的热值是____________J/kg.1001.2×107课堂十分钟6.如图KT14-2-1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.课堂十分钟(1)为了比较不同燃料的热值，应选择__________两图进行实验；为了比较不同物质的比热容，应选择__________两图进行实验.(2)水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，它的物理意义是___________________________________________________________；质量为0.1kg的水温度由20℃升高到50℃吸收的热量为____________J.(3)酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为____________J.甲、乙甲、丙1kg水温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量为4.2×103J1.26×1043×105