热机效率

实验名称：热机效率

空气热机实验说明书

热机是将热能转换为机械能的机器。历史上对热机循环过程及热机效率的研究，曾为热力学第2定律的确立起了奠基性的作用。斯特林1816年发明的空气热机，以空气作为工作介质，是最古老的热机之一。虽然现在已发展了内燃机，燃气轮机等新型热机，但空气热机结构简单，便于帮助理解热机原理与卡诺循环等热力学中的重要内容，是很好的热学实验教学仪器。

【实验目的】

1．理解热机原理及循环过程

2．测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理

3．测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率

【实验仪器】

空气热机实验仪，空气热机测试仪，电加热器及电源，计算机（或双踪示波器）

【实验原理】

空气热机的结构及工作原理可用图1说明。热机主机由高温区，低温区，工作活塞及汽缸，位移活塞及汽缸，飞轮，连杆，热源等部分组成。

热机中部为飞轮与连杆机构，工作活塞与位移活塞通过连杆与飞轮连接。飞轮的下方为工作活塞与工作汽缸，飞轮的右方为位移活塞与位移汽缸，工作汽缸与位移汽缸之间用通气管连接。位移汽缸的右边是高温区，可用电热方式或酒精灯加热，位移汽缸左边有散热片，构成低温区。

工作活塞使汽缸内气体封闭，并在气体的推动下对外做功。位移活塞是非封闭的占位活塞，其作用是在循环过程中使气体在高温区与低温区间不断交换，气体可通过位移活塞与位移汽缸间的间隙流动。工作活塞与位移活塞的运动是不同步的，当某一活塞处于位置极值时，它本身的速度最小，而另一个活塞的速度最大。

图1 空气热机工作原理

当工作活塞处于最底端时，位移活塞迅速左移，使汽缸内气体向高温区流动，如图1 a所示；进入高温区的气体温度升高，使汽缸内压强增大并推动工作活塞向上运动，如图1 b 所示，在此过程中热能转换为飞轮转动的机械能；工作活塞在最顶端时，位移活塞迅速右移，使汽缸内气体向低温区流动，如图1 c 所示；进入低温区的气体温度降低，使汽缸内压强减小，同时工作活塞在飞轮惯性力的作用下向下运动，完成循环，如图1 d 所示。在一次循环过程中气体对外所作净功等于P-V图所围的面积。

根据卡诺对热机效率的研究而得出的卡诺定理，对于循环过程可逆的理想热机，热功转换效率：

η = A/Q1 =（Q1-Q2）/Q1=（T1-T2）/T1 = ΔT/ T1

式中A为每一循环中热机做的功，Q

1为热机每一循环从热源吸收的热量，Q

2

为热机每一循环向冷源放

出的热量，T

1为热源的绝对温度，T

2

为冷源的绝对温度。

实际的热机都不可能是理想热机，由热力学第2定律可以证明，循环过程不可逆的实际热机，其效率不可能高于理想热机，此时热机效率：

η≦ΔT/ T1

卡诺定理指出了提高热机效率的途径，就过程而言，应当使实际的不可逆机尽量接近可逆机。就温度而言，应尽量的提高冷热源的温度差。

热机每一循环从热源吸收的热量Q

1正比于ΔT/n，n为热机转速，η正比于n A/ΔT。n，A，T

1

及ΔT

均可测量，测量不同冷热端温度时的nA/ΔT ，观察它与ΔT/ T 1的关系，可验证卡诺定理。

当热机带负载时，热机向负载输出的功率可由力矩计测量计算而得，且热机实际输出功率的大小随负载的变化而变化。在这种情况下，可测量计算出不同负载大小时的热机实际效率。

【仪器介绍】

仪器主要包括空气热机实验仪（实验装置部分）和空气热机测试仪两部分。

Ⅰ.空气热机实验仪

1．电加热型热机实验仪如图2所示

飞轮下部装有双光电门，上边的一个用以定位工作活塞的最低位置，下边一个用以测量飞轮转动角度。热机测试仪以光电门信号为采样触发信号。

汽缸的体积随工作活塞的位移而变化，而工作活塞的位移与飞轮的位置有对应关系，在飞轮边缘均匀排列45个挡光片，采用光电门信号上下沿均触发方式，飞轮每转4度给出一个触发信号，由光电门信号可确定飞轮位置，进而计算汽缸体积。

压力传感器通过管道在工作汽缸底部与汽缸连通，测量汽缸内的压力。在高温和低温区都装有温度传感器，测量高低温区的温度。底座上的三个插座分别输出转速/转角信号、压力信号和高低端温度信号，使用专门的线和实验测试仪相连，传送实时的测量信号。电加热器上的输入电压接线柱分别使用黄、黑两种线连接到电加热器电源的电压输出正负极上。

热机实验仪采集光电门信号，压力信号和温度信号，经微处理器处理后，在仪器显示窗口显示热机转速和高低温区的温度。在仪器前面板上提供压力和体积的模拟信号，供连接示波器显示P-V 图。所有信号均可经仪器前面板上的串行接口连接到计算机。

加热器电源为加热电阻提供能量，输出电压从24V~36V 连续可调，可以根据实验的实际需要调节加热电压。

力矩计悬挂在飞轮轴上，调节螺钉可调节力矩计与轮轴之间的摩擦力，由力矩计可读出摩擦力矩M ，并进而算出摩擦力和热机克服摩擦力所做的功。经简单推导可得热机输出功率P=2πnM ，式中n 为热机每秒的转速，即输出功率为单位时间内的角位移与力矩的乘积。

2．电加热器电源

①． 加热器电源前面板简介（见图3）

1－电流输出指示灯：当显示表显示电流输出时，该指示灯亮； 2－电压输出指示灯：当显示表显示电压输出时，该指示灯亮；

3－电流电压输出显示表：可以按切换方式显示加热器的电流或电压；

4－电压输出旋钮：可以根据加热需要调节电源的输出电压，调节范围为“24V~36V ”，共分做11档； 5－电压输出“－”接线柱：加热器的加热电压的负端接口；

6－电压输出“＋”接线柱：加热器的加热电压的正端接口；

7－电流电压切换按键：按下显示表显示电流，弹出显示表显示电压；

8－电源开关按键：打开和关闭仪器。

②．加热器电源后面板简介（见图4）

9－电源输入插座：输入AC220V 电源，配3.15A保险丝；

10－转速限制接口：当热机转速超过15 n/s后，主机会输出信号将电加热器电源输出电压断开，停止加热。

Ⅱ. 空气热机测试仪

空气热机测试仪分为微机型和智能型两种型号。微机型测试仪可以通过串口和计算机通讯，并配有热机软件，可以通过该软件在计算机上显示并读取P-V图面积等参数和观测热机波形；智能型测试仪不能和计算机通讯，只能用示波器观测热机波形。

①．测试仪前面板简介（见图5）

1－T

1

指示灯：该灯亮表示当前的显示数值为热源端绝对温度；

2－ΔT指示灯：该灯亮表示当前显示数值为热源端和冷源端绝对温度差；

3－转速显示：显示热机的实时转速，单位为“转/每秒（n/s）”；

4－T

1

/ΔT显示：可以根据需要显示热源端绝对温度或冷热两端绝对温度差，单位“开尔文（K）”；

5－T

2

显示：显示冷源端的绝对温度值，单位“开尔文（K）”；

6－T

1 /ΔT显示切换按键：按键通常为弹出状态，表示4中显示的数值为热源端绝对温度T

1

，同时T

1

指示

7 8 9 10 11 12

灯亮。当按键按下后显示为冷热端绝对温度差ΔT ，同时ΔT 指示灯亮；

7－通信接口：使用1394线热机通信器相连，再用USB 线将通信器和计算机USB 接口相连。如此可以通过

热机软件观测热机运转参数和热机波形（仅适用于微机型）；

8－示波器压力接口：通过Q9线和示波器Y 通道连接，可以观测压力信号波形； 9－示波器体积接口：通过Q9线和示波器X 通道连接，可以观测体积信号波形；

10－压力信号输入口（四芯）：用四芯连接线和热机相应的接口相连，输入压力信号； 11－T 1 / T 2输入口（五芯）：用六芯连接线和热机相应的接口相连，输入T 1 / T 2温度信号；

12－转速/转角信号输入口（五芯）：用五芯连接线和热机相应的接口相连，输入转速/转角信号； ②．测试仪后面板简介（见图6）

13－转速限制接口：加热源为电加热器时使用的限制热机最高转速的接口；当热机转速超过15 n/s （会伴随

发出间断蜂鸣声）后，热机测试仪会自动将电加热器电源输出断开，停止加热； 14－电源输入插座：输入AC220V 电源，配1.25A 保险丝； 15－电源开关：打开和关闭仪器。

Ⅲ.空气热机通信器

仅适用于微机型空气热机测试仪（详见《空气热机通信器安装和使用说明》）。

【微机型热机软件介绍】

仅适用于微机型空气热机测试仪（详见软件说明书）。

【各部分仪器的连接方法】

将各部分仪器安装摆放好后，根据实验仪上的标识使用配套的连接线将各部分仪器装置连接起来。其连接方法为：

用适当的连接线将测试仪的“压力信号输入”、“T 1 / T 2输入”和“转速/转角信号输入”三个接口与热机底座上对应的三个接口连接起来；

用一根Q9线将主机测试仪的压力信号和双踪示波器的Y通道连接，再用另一根Q9线将主机测试仪的体积信号和双踪示波器的X通道连接；（智能型热机测试仪）

用1394线将主机测试仪的通信接口和热机通信器相连，再用USB线和计算机USB接口连接；热机测试仪配有计算机软件，将热机与计算机相连，可在计算机上显示压力与体积的实时波形，显示P-V图，并显示温度，转速，P-V图面积等参数（微机型热机测试仪）。

用两芯的连接线将主机测试仪后面板上的“转速限制接口”和电加热器电源后面板上的“转速限制接口”连接起来；

用鱼叉线将电加热器电源的输出接线柱和电加热器的“输入电压接线柱”连接起来，黑色线对黑色接线柱，黄色线对红色接线柱，而在电加热器上的两个接线柱不需要区分颜色，可以任意连接。

【实验内容及步骤】

用手顺时针拨动飞轮，结合图1仔细观察热机循环过程中工作活塞与位移活塞的运动情况，切实理解空气热机的工作原理。

根据测试仪面板上的标识和仪器介绍中的说明，将各部分仪器连接起来，开始实验。取下力矩计，将加热电压加到第11档（36伏左右）。等待约6～10分钟，加热电阻丝已发红后，用手顺时针拨动飞轮，热机即可运转（若运转不起来，可看看热机测试仪显示的温度，冷热端温度差在100度以上时易于起动）。

减小加热电压至第1档（24伏左右），调节示波器，观察压力和容积信号，以及压力和容积信号之间的相位关系等，并把P-V图调节到最适合观察的位置。等待约10分钟，温度和转速平衡后，记录当前加热电压，并从热机测试仪（或计算机）上读取温度和转速，从双踪示波器显示的P-V图估算（或计算机上读取）P-V图面积，记入表1中。

逐步加大加热功率，等待约10分钟，温度和转速平衡后，重复以上测量4次以上，将数据记入表1。

以ΔT/ T

1为横坐标，nA/ΔT为纵坐标，在坐标纸上作nA/ΔT与ΔT/ T

1

的关系图，验证卡诺定理。

表1 测量不同冷热端温度时的热功转换值

在最大加热功率下，用手轻触飞轮让热机停止运转，然后将力矩计装在飞轮轴上，拨动飞轮，让热机继续运转。调节力矩计的摩擦力（不要停机），待输出力矩，转速，温度稳定后，读取并纪录各项参数于表2中。

保持输入功率不变，逐步增大输出力矩，重复以上测量5次以上。

以n为横坐标，P o为纵坐标，在坐标纸上作P o与n的关系图，表示同一输入功率下，输出偶合不同时输出功率或效率随偶合的变化关系。

表2 测量热机输出功率随负载及转速的变化关系输入功率P=VI=

表1，表2中的热端温度T

1

、温差ΔT、转速n、加热电压V、加热电流I、输出力矩M可以直接从仪器

上读出来，P-V 图面积A 可以根据示波器上的图形估算得到，也可以从计算机软件直接读出（仅适用于微机型热机测试仪），其单位为焦耳；其他的数值可以根据前面的读数计算得到。

示波器P-V 图面积的估算方法如下。根据仪器介绍和说明，用Q9线将仪器上的示波器输出信号和双踪示波器的X 、Y 通道相连。将X 通道的调幅旋钮旋到“0.1V ”档，将Y 通道的调幅旋钮旋到“0.2V ”档，然后将两个通道都打到交流档位， 并在“X-Y ”档观测P-V 图，再调节左右和上下移动旋钮，可以观测到比较理想的P-V 图。再根据示波器上的刻度，在坐标纸上描绘出P-V 图，如图7所示。以图中椭圆所围部分每个小格为单位，采用割补法、近似法（如近似三角形、近似梯形、近似平行四边形等）等方法估算出每小格的面积，再将所有小格的面积加起来，得到P-V 图的近似面积，单位为“2V ”。根据容积V ，压强P 与输出电压的关系，可以换算为焦耳。

容积（X 通道）： 3510333.11m V -?= 压力（Y 通道）： Pa V 4

10164.21?= 则：J V

288.012

=

【注意事项】

1． 加热端在工作时温度很高，而且在停止加热后1小时内仍然会有很高温度，请小心操作，否则

会被烫伤。

2． 热机在没有运转状态下，严禁长时间大功率加热，若热机运转过程中因各种原因停止转动，必须用手拨动飞轮帮助其重新运转或立即关闭电源，否则会损坏仪器。 3． 热机汽缸等部位为玻璃制造，容易损坏，请谨慎操作。

4． 记录测量数据前须保证已基本达到热平衡，避免出现较大误差。等待热机稳定读数的时间一般

在10分钟左右。 5． 在读力矩的时候，力矩计可能会摇摆。这时可以用手轻托力矩计底部，缓慢放手后可以稳定力

矩计。如还有轻微摇摆，读取中间值。 6． 飞轮在运转时，应谨慎操作，避免被飞轮边沿割伤。 7． 热机实验仪上贴的标签不可撕毁，否则保修无效！

【思考题】

1．为什么P-V图的面积即等于热机在一次循环过程中将热能转换为机械能的数值。

【空气热机实验仪的维护】

由于空气热机实验仪是运动的机械装置，所以需要时常维护，维护的主要方式是给仪器内玻管水平滑动轴加润滑油。每次加油的间隔约为一周，加油量为用加油勺加一小滴油到水平轴上。详细的加油方法如下：

如图8所示。在热机处于冷却状态的时候，将热机实验仪调整至图8所示位置，内部偏心轮也调整至图8所示位置。然后用擦干净的加油勺在配备的油瓶中蘸取一小滴润滑油，从后玻盖孔中间缓慢伸入，将润滑油涂抹在水平轴上。再用手拨动飞轮，让润滑油均匀的分布在水平轴上，起到充分的润滑作用。加完油后将油瓶盖好，加油勺需擦拭干净并妥善放置，以备下次使用。

注意，加油的量不宜过多，否则会影响到其他地方。

图8 热机的局部后视图

附1：计算机显示的热机容积，压力随转角变化和P-V

图例子

附录2：热机测量数据及数据处理例子

实验时间：2007年2月27日 实验条件：室温19℃

附表1 测量不同冷热端温度时的热功转换

T 1 T 1结论：由附图3可分析，在外加负载不变的情况下，随加热功率增大，nA/ΔT 与

ΔT/ T 1基本具有线性关系，验证了卡诺定理。

附表2 测量热机输出功率随负载及转速的变化关系 输入功率P

以n 为横坐标，P o 为纵坐标，得到P o 与n 的关系图附图4：

结论：由附图4可分析，在同一加热功率下，随摩擦力矩加大，转速降低，热端温度升高，温度差增加。输出效率先是随摩擦力矩的加大而增加，有一个最佳匹配点。过了该点后，由于转速下降较多，导致输出效率下降。

用示波器估算PV 图面积的方法：

如附图5所示，将椭圆围成的部分通过割补法可以大致划分为约11个小方格（图中标的数字为小方格的个数，第11个格为未标识格的面积和），而每个小方格的面积为0.1×0.2＝0.022V ，则11个小方格面积为0.222V ，再根据电压转换为焦耳的换算公式可以得到： 0.22×0.288＝0.0635J 。

附图4 输出功率随负载及转速的变化曲线

初中物理热机的效率

14.2 热机的效率 教学目标 【知识与能力】 1.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表。 2.会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 3.知道热机的效率。 4.了解提高效率的途径。 【过程与方法】 通过与机械效率的对比了解热机的效率，知道机械效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。 【情感态度价值观】 了解热机的使用对社会的贡献和带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。 教学重难点 【教学重点】 掌握热值的概念和单位、根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量。 【教学难点】 理解热机效率。 教学过程 情境导入 多媒体播放视频:神舟系列火箭发射。 问题：为什么发射火箭上天要用氢做燃料？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？这节课我们就来研究这个问题。 一、燃料的热值 ◆探究活动1：日常生活中常用到的燃料有哪些？

分析燃料燃烧过程 中的能量转化： 燃料燃烧的过程是 化学能转变为内能 的过程。 ◆探究活动2：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 1.燃料的热 值 （1）定义： 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。 定义式： Q q m =。 （2）物理意义：干木柴的热值是1.2×107J/kg，其物理意义为1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J。 （3）热值的单位：焦每千克(J/kg)。 （4）说明——气体燃料的热值 对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值，其定义式为Q q V =，热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J/m3。 2．了解燃料的热值表 -1 干木柴(约)1.2×107柴油 4.3×107 烟煤(约)2.9×107煤油 4.6×107 无烟煤(约)3.4×107汽油 4.6×107 焦炭 3.0×107氢 1.4×108 木炭 3.4×107煤气/(J·m-3) 约3.9×107 酒精 3.0×107沼气/(J·m-3) 约1.9×107 问题1 回答1：氢的热值是1.4×108 J/kg；其物理意义是：1 kg的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108 J。 问题2：汽油的热值是多少?其物理意义是什么? 回答2：汽油的热值是4.6×107 J/kg；其物理意义是：1 kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J。 热值是物质本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关，是反映燃料优劣的重要指标。 不同物质的热值一般不同，所以热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与形态、质量、体积无关。 3．有关燃料燃烧放热的计算

热机的效率计算题

精心整理 热机效率基础题型 1.一台内燃机运行时各种能量损耗大致为:燃料不完全燃烧损失5﹪,汽缸散热损失占25﹪,废气带走的能量占30﹪,摩擦等机械损耗占10﹪,则它的机械效率是多少？ 2、一台效率为40﹪的柴油机,当输出66000J的有用功时，消耗的柴油为多少kg？柴 3、_____. 4 5、 多少 6 7 的 8、，那么热水器的效率为多少？（q=3.78×107J/Kg） 9、把0.5Kg的木炭，完全燃烧后有25%的热量被50Kg温度为50oC的水吸收，求水温升高到多少（q=3.4×107J/Kg) 10、某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg 的无烟煤。试求1）锅炉内200kg的水吸收了多少热量？

2）6kg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？（无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 提高题 1、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。 （1 （2 （3 2 3.0×103N3，热值 （1 （3 （4 3 每小时每平方米的接收面积上有效接收太阳能约为2.1×106J，则该热水器每小时水温升高多少？ 4、太阳能是一种清洁能源．某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些水吸收的热量是多少？，这些热量相当于完全燃烧多少的天然气放出的热量．[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J／(kg?℃)]

5、图所示为小艳家新买的一辆小汽车。周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在lh的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km，消耗汽油6kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1．5t，汽油的热值为4．6×107J／kg，g=10N／kg。求小汽车的热机效率？ 6、轿车已逐步进入我国普通百姓家中.?已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L ＝10-3m3)，汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J／kg．则：???? (1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是多少？(2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是多少？??(3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于多少？(4)该汽车发动机的效率是多少？

热机与热机效率练习题含答案

热机与热机效率练习题（附答案） 1、 热机： 定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。 热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等 2、 内燃机： 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。 ① 油机工作过程：看书本本图 ②柴油机工作过程：书本图 3、汽油机和柴油机的比较： ①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。 4、热值 燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。 定义：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q 表示。 单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg ）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m 3）。 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。 公式：、 ①Q ＝qm m=Q/q q=Q/m Q ——放出的热量——焦耳（J ）；q ——热值——焦耳每千克（J/kg ）；m ——燃料质量——千克（kg ）。 ②Q ＝qV V=Q/q q=Q/V Q ——放出的热量——焦耳（J ）；q ——热值——焦耳每立方米（J/m 3）；V ——燃料体积——立方米（m 3）。 酒精的热值是3.0×107J/kg ，它表示物理意义：1kg 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 。 煤气的热值是3.9×107J/m 3，它表示：1m 3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J 。 影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。 热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。 公式：总 有用Q Q η Q 总=Q 有用η Q 有用= Q 总η 由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。提高热机效率的途径：① 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；② 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③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措施。 常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45% 内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。

热机的效率

第2节热机的效率 教学目标 1.建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。 2.了解热机效率；知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。 3.了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉环保的意识，激发学生的社会责任感。 教学重点 建立热值概念，利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。 教学难点 1.建立热值概念 2.热机效率的理解和环境保护 教学过程 教案A 一、引入课题 至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的，那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢？今天我将和大家一道共同来学习“第2节热机的效率”。 二、新课讲授 1.燃料的热值 指导学生阅读阅读教材，然后提问： （1）燃料燃烧过程是物理变化还是化学变化？ （2）在这个过程中能的转化情况怎样？ 板书：燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，放出热量。 （3）你说出燃料的种类和常用的燃料吗？ 固体（木柴、煤等）液体（汽油、柴油、酒精等）气体（煤气、天燃气、氢气）组织学生看教材22页图，并讨论分析图注中所出的问题。 四口之家一个月需要的内能，即吸收热量是一定的，这些热量由燃料燃烧放出。用

木柴需要150千克，煤只需75千克，而液化气只要30千克。从某种意义上讲，木柴不如煤，煤不如液化气。（提问：如何区别燃料之间上差异？）引入热值的概念。 2.燃料热值的定义，单位 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克） 热值是用来比较计算不同种类的等质量的燃料完全燃烧时放出的热量的多少。 各燃料的热值可由表查出。 提问：汽油的热值多大？它的物理含义是什么？ 汽油的热值是4.6×107焦/千克，它的物理含义是：完全燃烧1千克的汽油放出4.6×107焦的热量。注意：完全燃烧并非仅指充分燃烧。 3.燃料完全燃烧放出的热量的计算 已知烟煤的热值是2.9×107焦/千克，求7千克烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦？ 1千克烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107焦。 2千克烟煤完全燃烧放出的热量是2×2.9×107焦。 7千克烟煤完全燃烧放出的热量是7×2.9×107焦。 燃料完全燃烧放出的热量＝燃料的热值×燃料的质量。 教师指出：对于气体燃料，通常用体积做单位，那么热值的单位为焦耳/立方米。（读作：焦耳每立方米）所以气体燃料完全燃烧放出的热量=燃料的热值×燃料的体积。 4.热机的效率 （1）内燃机能量流向图 学生回答能量的流向，燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量，燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量。 学生讨论交流：请同学们对教材P24图14.2-2内燃机的能量流向进行讨论，然后把燃料产生的内能中能量损失部分说出来。 多媒体展示内燃机能量流向图，并总结热机中的能量损失：散热损失；机械摩擦损失；废气带走的能量。 （2）热机效率 ①定义：热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比叫做热机效率。用符号η表示。 ②公式：η=Q有/Q总×100% ③热机效率是热机性能的重要指标，热机效率（“有”或“无”）单位，且热机效率总是100%。 ④提高热机效率的途径 引导学生从热机中的能量损失总结出提高热机效率的途径的途径：使燃料尽可能完全燃烧；减小机械摩擦（选用优良润滑油）；尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。 三、课堂小结 1.燃料的热值：定义单位物理意义

中考物理 热机效率计算题

例1（热水器烧水效率问题） 天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4 .2×103J/（kg?℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求： （1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放； （2）水吸收的热量Q吸； （3）燃气灶的效率η。 例2（汽车发动机效率问题） 有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？

例3（其他情景问题） 每到夏收季节，农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。（秆浆煤的热值为2.4×107J/kg） 求：（1）水需要吸收的热量？ （2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤？ 【针对练习】 B1．用酒精灯给2kg的水加热，当水的温度从20℃升高到100℃时，共耗去酒精40g。 求：（1）水吸收的热量； （2）酒精完全燃烧放出的热量； （3）炉子的效率。（已知酒精的热值q=3．0×107J／kg ）

C2．一辆重为5×104N的汽车，在平直公路上以72km/h的速度行驶时，遇到的阻力为车重的0.02倍，每小时需汽油6kg，汽油的热值为4.6×107J/ kg，求这辆汽车发动机的效率。 C3、设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用率，也要考虑发动机的冷却问题。 ⑴为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度，5kg 水在冷却系统中升高了50℃，所吸收的热量是多少？ ⑵柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发送机输出的功率是8.5×104W，则此汽车发动机的效率是多少？ B4．完全燃烧140 g焦炭(焦炭的热值为3．0×107J／kg)能放出多少热量?若这些热量的30％被水吸收，则能使30kg 20℃的水温升高到多少?

14.2《热机的效率》教案1-word文档

第十四章第2节热机的效率 [设计理念] 新课程改革对物理教育提出了新的理念，“注重科学探究，提倡学习方式的多样化”作为课程的基本理念。热机效率的概念没有直接给出，而是通过学生自己提出问题大胆猜想、实验探究，经过计算、分析、比较交流最后得出的。这样既让学生体验了科学探究的全过程，又让学生学习了科学探究的方法，还加深了对密度概念的理解。 [教材分析] 本节内容是上一节内燃机的延续，通过本节课学习，可以使学生认识到内燃机工作时，燃料燃烧放出的热量并不能完全被利用，这样对内能的利用有一个更全面的认识。本节内容由“燃料的热值”和“热机的效率”两个部分组成。 [三维目标] 1．知识与技能： （1）知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能; （2）知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表。 2．过程与方法 （1）从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 （2）能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。 （3）能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 3．情感态度与价值观 结合有效利用燃料的途径，使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义。 [重点难点] 重点：燃料的热值和热机的效率。 难点：对热机效率的理解。 [教学方法] 启发式教学法、自学讨论法、设疑问教学法、类比教学法。 [仪器材料] 课前收集的燃料的图片、多媒体课件等。 [教学流程设计] 一、引入新课 请同学观察插图，说明燃料在燃烧时能的转发过程（板书课题）

（设计意图：活跃了课堂气氛，同时复习了能的转化。） 二、燃料 学生结合生活讨论思考，燃料可分为哪三种？ （设计意图：让学生感知生活与物理的联系，引导他们自主提出探究问题，激发学生的思维。） 1.燃料的分类 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、柴油等，气体燃料有煤气、天然气等。根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你的论点，并进行分析。 2．燃料燃烧放出的热量与什么因素有关？ 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。 如：1千克木柴、1千克煤和1千克的液化石油气完全燃烧时放出热量不同（烧同一壶水时升高的温度不一样 学生自主学习，思考回答 3．总结过渡 燃料及其热值 相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。请同学认真学习自主学习课本热值的知识，并回答下列问题： 1) 什么叫燃料的热值？热值用什么符号表示？ 2) 热值的单位是什么？ 3) 木炭热值是3.4×107J/kg，表示的物理意义是什么？ 4) 煤气的热值是3.9×107J/m3，表示的物理意义是什么？ 5) 计算燃料完全燃烧放出热量公式是什么？ 6) 燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)? 三、燃料的热值 1.概念 学生自主学习，思考回答 1) 某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之比。其符号是q 2) J/kg J/m3

热机效率计算题

热机效率计算题 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

热机效率计算题 1、为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。已知水的比热容为×103J/（kg·℃），天然气的热值为×107J/kg。求： （1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量（3分） （2）若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气（2分） 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×10 3 J／(kg·℃)，无烟煤的热值是×l 0 7 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 3、某型号小轿车油箱的容积是60升，所用的燃料是密度为×103kg/m3的汽油。 （1）该车油箱最多能装多少kg的汽油 （2）如果该车的总质量是1500kg，4个车轮的轮胎对地面的压强都是2×105Pa，求车的总重量是多少车与地面接触的总面积是多少(g取10N/kg) （3）该车以20m/s的速度匀速行驶100km时消耗的燃料是5kg，如果汽油的热值是×107J/kg，汽车发动机的输出功率是12kW，求有用功和发动机的热机效率分别是多少（保留两位有效数字） 4、随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大气压；c水＝×103J／(kg·℃)］ （1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量 （2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气 5、小明家的太阳能热水器，水箱容积是200L。小明进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃。请你求解下列问题： (1)水吸收的热量【c水=4．2×103J／(kg·℃)】 (2)如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少千克煤气(煤气的热值为q=4．2×107J／kg)

热机和热机效率

热机和热机效率Part 1、热机 1．在汽油机的四个冲程中，都发生能量转化的一组冲程是（）A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．排气冲程和吸气冲程 2、汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（） A．温度升高，内能增加，体积减小 B．温度升高，内能增加，体积增大 C．温度降低，内能减少，体积减小 D．温度降低，内能减少，体积增大 3．汽油机在工作过程中，下列说法正确的是（） A．吸气冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能 C．排气冲程，内能转化为机械能 D．做功冲程，机械能转化为内能

4．如图所示流程图是用来说明单杠四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（）A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能5．汽油机在做功冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（） A．温度升高，内能增加，体积减小 B．温度升高，内能增加，体积增大 C．温度降低，内能减少，体积减小 D．温度降低，内能减少，体积增大 6、一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min，它1s完成了（）A．30个冲程，做了30次功 B．60个冲程，做了60次功 C．120个冲程，做了30次功 D．60个冲程，做了15次功 7、一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（）

热机及热机效率试题及解答..

热机及热机效率 思考： 如图所示在试管里装些水，用橡皮塞塞住 加热使水沸腾，会看到什么现象？讨论这 个过程中能量的变化？ 这个实验向同学们展示了人类利用内能的过程。 燃料的化学能通过燃料转化为内能，又通过做功， 把内能转化为机械能。热机的种类很多，例如蒸汽机、 内燃机、汽轮机、喷气发动机等，尽管它们的构造各不 相同但都是把内能转化为机械能的机器。热机的广泛使 用，使人类迈入了工业化社会。 【知识梳理】 【基础概念】 1、热机：将内能转化为机械能的机器。 2、内燃机：内燃机是最常见的热机；汽油机、柴油机是最常见的内燃机。 3、四冲程汽油机：活塞在气缸内往复运动是，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧——膨胀做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。 内能的利用 热 机 汽油机的工作原理 能 量 的 转 化 热 机 的 效 率 燃料的热值 定 义 单 位 燃料的利用率

压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。 做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，从而做功。 排气过程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能。 4、热机的效率 讨论交流：热机工作时，能不能将 燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有 用功呢？ 由图可知，真正能转变为对外做有 用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一部分。 热机定律 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：

热效率计算

1.“热得快”是一种插在保温瓶中烧开水的家用电器，你利用课内学过的仪器，设计一个测定“220V 1000W”“热得快”的热效率的方案，要求： （1）写出所需器材、测量步骤及操作中为了减小误差而需注意的事项； （2）用字母代表物理量，写计算“热得快”热效率的公式．（设测量时照明电路电压为220伏） 考点：能量利用效率．专题：实验题；简答题；设计与制作题．分析：要解决此题，需要知道“热得快”的热效率是热得快有效利用的热量与所消耗电能的比值． 有效利用的热量是水吸收的热量，要掌握热量的计算公式Q=cm△t，同时要知道消耗的电能的计算公式W=Pt．根据所需测量的物理量选择合适的工具．根据热效率的概念得出热效率的计算公式． 解答：解：（1）需要用热得快加热水，所以要用到水，为了减少热量的散热损失，需要用到保温瓶．根据公式Q=cm△t，要用温度计测量温度，用天平测量水的质量． 根据公式W=Pt，还要用手表测量加热所用的时间． 用到器材：水、保温瓶、湿度计、手表． 测量步骤：①用天平测出一质量为m的水，装入保温瓶；②用温度计测出水的初温t0；③开始加热，同时计时；④经过一定时间t1后，测出水的末温t；⑤利用效率的公式代入数据求出“热的快”的效率． 2.（2008?宜昌）电磁炉是一种新型灶具，如图所示是电磁炉的原理图：炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底内产生感应电流（即涡流），涡流使锅体铁分子高速无规则热运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而迅速使锅体及食物的温度升高．所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具．请问： （1）电磁炉与普通的电炉相比，谁的热效率更高？为什么？ （2）某同学用功率为2000W的电磁炉，将1㎏初温为25℃的水加热到100℃，需要的时间为2分55秒，则消耗的电能是多少？电磁炉的热效率是多少？（水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）） 考点：能量利用效率；热量的计算；电功的计算．专题：计算题；应用题；信息给予题；推理法． 分析：（1）电磁炉煮食的热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具，它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具，热散失少，电磁炉的热效率更高； （2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；知道电磁炉的电功率和加热时间，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），再利用效率公式求电磁炉的热效率． 解：（1）因为电磁炉是利用锅体本身发热来加热食物，没有炉具向锅体传热的过程，热散失少，所以电磁炉的热效率更高； （2）加热水消耗的电能： 答：（1）电磁炉与普通的电炉相比，电磁炉的热效率更高； （2）消耗的电能是3.5×105J，电磁炉的热效率是90%． W=Pt=2000W×175s=3.5×105J， 水吸收的热量： Q吸=cm水△t =4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃-25℃） =3.15×105J， 3、电热沐浴器的额定电压为220V,水箱里装有50㎏的水,正常通电50min,观察到沐浴器上温度示数由20℃上升到46.4℃.求: （1）在加热过程中,水吸收的热量是多少?【C水=4.2×103J/（Kg·℃）】 （2）若沐浴器内的发热电阻产生的热量由84℅被水吸收,那么发热电阻的阻值多大?工作电路的电流多大? （3）请你说出热损失的一个原因,并提出减小热损失的相关建议.

初中物理——热机的效率知识点

初中物理——热机的效率知识点 物理热机的效率知识点 1.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题，所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 2.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到10 0%，一般情况下：蒸汽机效率6%～15%，汽油机的效率20～30%，柴油机的效率30%～45%。 3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 核心知识 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因：第一，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧；第二，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能；第三，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做功而消耗部分能量；第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机效率一般都比较低。

锅炉热效率计算

1兆帕(MPa)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)约等于十个大气压,1标准大气压=76cm汞柱=1.01325×10^5Pa=10.336m水柱约等于十米水柱,所以1MPa大约等于100米水柱，一公斤相当于10米水柱 水的汽化热为40.8千焦/摩尔,相当于2260千焦/千克.一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从一摄氏度加热到一百摄氏度所需要的热量. 一吨水=1000千克每千克水2260千焦 1000千克就是2260 000千焦 1吨蒸汽相当于60万千卡/1吨蒸汽相当于64锅炉马力/1锅炉马力相当于8440千卡热。 用量是70万大卡/H 相当于1.17吨的锅炉 以表压力为零的蒸汽为例，每小时产一吨蒸汽所具有的热能，在锅内是分两步吸热获得的，第一步是把20度的一吨给水加热到100度的饱和水所吸收的热能，通常这部分热能为显热，其热能即为1000×（100－20）=8万/千卡时。 第二步则是将已处于饱和状态的热水一吨加热成饱和蒸汽所需要吸收的热能，这部分热为潜热，其热能即为1000×539=53.9万/千卡时。 把显热和潜热加起来，即是一吨蒸汽（其表压力为零时）在锅内所获得的热能， 即：53.9＋8=61.9万/千卡时。这就是我们通常所说的蒸汽锅炉每小时一吨蒸发量所具有的热能，相当于热水锅炉每小时60万/大卡的容量。 天然气热值 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ 产地、成分不同热值不同，大致在36000~40000kJ/Nm3，即每一标准立方米天然气热值约为36000至40000千焦耳，即36~40百万焦耳。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡，1千卡/1大卡/1000卡路里（kcal）=4.1868千焦（kJ），所以每立方米燃烧热值为33494.4—35587.8KJ。而1度=1kW*h=3.6*10^6J=3.6*10^3KJ。即每立方燃烧热值相当于9.3—9.88度电产生的热能， 3.83<1.07*9.3 OR 9.88 天然气价格： 天然气的主要成分是甲烷,分子式是CH4,分子量是12+4*1=16. 在1标准大气压下,1mol气体的体积是22.4升,1立方米的气体有

循环过程、卡诺循环、热机效率、致冷系数

1. 摩尔理想气体在400K 与300K 之间完成一个卡诺循环，在400K 的等温线上，起始体积为0.0010m 3，最后体积为0.0050m 3，试计算气体在此循环中所作的功，以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。 解答 卡诺循环的效率 %25400 300 1112=-=- =T T η （2分） 从高温热源吸收的热量 2110.005 ln 8.31400ln 53500.001 V Q RT V ==??=（J ） （3分） 循环中所作的功 10.2553501338A Q η==?=（J ） （2分） 传给低温热源的热量 21(1)(10.25)53504013Q Q η=-=-?=（J ） （3分） 2． 一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作。如果⑴高温热源提高到1100K ，⑵低温热源降到200K ，求理论上的热机效率各增加多少？为了提高热机效率哪一种方案更好？ 解答： （1） 效率 %701000300 1112=-=- =T T η 2分 效率 %7.721100 300 1112=-=- ='T T η 2分 效率增加 %7.2%70%7.72=-=-'='?ηηη 2分 （2） 效率 %801000 2001112=-=- =''T T η 2分 效率增加 %10%70%80=-=-''=''?ηηη 2分 提高高温热源交果好

3．以理想气体为工作热质的热机循环，如图所示。试证明其效率为 1112121-??? ? ??-???? ??-=P P V V γη 解答： )(22211V p V p R C T C M M Q V V mol -=?= 3分 )(22122V p V p R C T C M M Q p P mol -=?= 3分 )1()1( 1)()(112 12 1 222122121 2---=--- =- =p p V V V p V p C V p V p C Q Q V p γη 4. 如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE 所包围的面积为70 J ，EABE 所包围的面积为30 J ，过程中系统放热100 J ，求BED 过程中系统吸热为多少？ 解：正循环EDCE 包围的面积为70 J ，表示系统对外作正功70 J ；EABE 的面积为30 J ，因图中表示为逆循环，故系统对外作负功，所以整个循环过程系统对外 作功为： W =70+(－30)=40 J 3 分 设CEA 过程中吸热Q 1，BED 过程中吸热Q 2 ，由热一律， W =Q 1+ Q 2 =40 J 3 分 Q 2 = W －Q 1 =40－(－100)=140 J 2 V 1 V p p

初三物理《热机的效率》知识点总结

初三物理《热机的效率》知识点总结 九年级物理?热机的效率?知识点总结 热机的效率知识点： 1.由于燃气的内能一部分被排出的废气带走，一部分由于机 器散热而损失，还有一部分用来克服摩擦等机械损失，用于做有用功的部分在总体中的比例不可能达到 IO0%，一般情况下：蒸 汽机效率 6%～15%，汽油机的效率 20～30%，柴油机的效率30%～45%。 2.物理学习中已经学习过机械效率、炉子效率等效率问题， 所谓效率是指有效利用部分占总体中的比值。热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率。 3.热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主要途径。热电站就是利用发电厂废气余热来供热，既供电，又供热，使燃料的各种利用率大大提高。 核心知识点： 热机效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用 来做有用功的部分比较少，即热机工作过程中损失的能量比较多，归纳起来有如下原因： 第一，由于热机的各部分零件之间有摩擦，需要克服摩擦做

功而消耗部分能量; 第二，热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外气缸壁等也会传走一部分内能; 第三，燃料并未完全燃烧，使一部分能量白白损失掉，例如从汽车排出的气体中我们可以嗅到汽油的味道，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧; 第四，曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。 据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机效率一般都比较低。 提高热机效率的途径： 根据前面所归纳的损失能量的几个原因，我们只要有针对性地将各种损失的部分尽可能减小，便可使效率提高。 (1)减小各部分之间的摩擦以减小磨擦生热的损耗; (1)改善燃烧环境，调节油、气比例等使燃料尽可能完全燃烧; (3)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站，燃料的利用率大大提高。

热机的效率(优质课教案)

热机的效率 教学目标： (一)、知识与技能： 经历"燃烧燃料释放热量的分配"的过程,感受到转化为机械能的内能只是一部分,形成正确的世界观; (二)、过程与方法： 通过与机械效率的对比,了解热机的效率,感悟到效率是评价投入,产出比的基本方法,并了解不同热机的效率值; (三)、情感态度与价值观： 了解热机的使用对社会的贡献与带来的环境污染,感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时,也造成了环境污染。 教学重点： 建立热机效率的概念。 教学难点： 理解环境污染与热机使用的关系;热机效率的运用。 教学过程： 一、回顾 1、什么是机械效率__________________；公式：______。 2、机械效率为什么永远小于1？_____________________。 3、热机是______能转化为______的机器。 二、引入新课 热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题，这一节我们就来讨论这个问题。 三、进行新课 热机的能量损失 教师：一辆汽车从身旁驶过，有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机。这是为什么？ 学生：因为它们排出的气体的味道不同。 教师：说得很对。但你们想过没有，排出的气体中仍有汽油或柴油味这说明了什么？学生：说明汽油或柴油并未完全燃烧。 教师：既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能量被白白地损失掉了。 (一)、热机的能量损失： 1．燃料未能完全燃烧 教师：再想想，除此之外还有些什么损失？ 学生：排出的气体中还具有内能。 教师：有人曾用汽车的尾气加热饭菜就说明了这一点。除此之外，气缸壁等也会传走一部分内能。 2．废气和散热带走一部分内能 教师：以上这些都是没有转化成机械能的内能。那么曲轴获得的机械能是不是全部做了有用功？ 学生：不是，有一部分要传给飞轮以维持其继续转动。 教师：除此之外，由于各零部件之间有摩擦，曲轴还需克服摩擦做功。

热机效率计算

热机练习题 一、选择题 1、试管口木塞冲出过程（） A．试管口出现的白雾是水蒸气 B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加 C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同 D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少 2、关于燃料的热值，以下说法中正确的是（） A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 3、如图7所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（） 4、下列现象中，用物理知识解释正确的是（） A．风吹过，人便感到凉爽，主要是因为流动的空气加快了人身上汗液的蒸发B．吃冰棒感觉凉爽，是因为升华要吸热 C．物体的温度高，是因为它具有较多的热量 D．运载火箭的燃料采用液氢，是因为液氢的比热容大 5、图所示为小艳家新买的一辆小汽车。周末，爸爸开车带着小 艳出去游玩，途中，这辆汽车在lh的时间内，在水平路面上匀 速行驶了72 km，消耗汽油6 kg。若已知该汽车发动机的功率(即 牵引力的功率)为23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1．5 t，汽油的热值为4．6×107 J／kg，g=10 N／kg。则关于上述l h 的行驶过程，下列分析正确的是（） A．该汽车对路面的压力大于l．5×104 N B．该汽车克服阻力做的功是2．3×104 J C．该汽车的牵引力是1．15×104 N D．该汽车发动机的效率是30％ 6、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（） A.温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小 B.物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 C.内能小的物体也可能将热量仁慈给内能大的物体 D.物体的温度越高，所含热量越多

热机及其效率

学科培训师辅导讲义课题热机及热机效率 教学目标了解热机的工作原理，能量的转化掌握燃料的热值和燃料的利用率 重点、难点汽油机的工作原理及能的转化过程，燃料的热值 考点及考试要求热机中的能量转化及损失，热机效率的计算 教学内容 你知道汽油机的工作原理吗？它在工作过程中能量怎样转化？什么叫热机的效率？怎样提高热机的效率呢？ 问：如何理解燃料的热值？ 答：从我们的生活经验事实可知，做一顿饭所需的热量是一定的，但所需的煤火燃气的质量 大小是不同的．这正好表示质量相同的不同燃料完全燃烧放出的热量是不同的特性，我们就可以用1kg 的某中燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热值．从这个定义可知，同中燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同．它反映的是燃料的特性，其大小于燃料质量大小、是否完全燃烧、放出的热量大小无关，但在数值上等于一定质量的燃料完全燃烧放出的热量（Q）与其质量（m）的比值． 一、燃料的热值 1、常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。 2、定义：在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做燃料的热值 问：怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程？ 答：四冲程汽油机的每一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做 功、排气，这四个冲程中只有做功冲程（即燃烧—膨胀做功冲程）对外做功，它是靠燃料（汽油）在汽缸中燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功，实现了内能转化为机械能，从而使汽车获得信息快递：每完成一个工作循环，活塞在汽缸内往复两次，飞轮转动两周燃气对外做功一次． 内能的利用 热机 汽油机的工作原理 能量的转化 热机的效率燃料的热值 定义 单位 燃料的利用率

人教版九年级物理全一册-14.2--热机效率-计算题型

100%Q Q ?有总 W 100%Q ?有 总 100% Q Q ? 有 总 热量和热机效率的计算 【学习目标】1.理解热机效率的主要题型及规律， 2.理清解题思路。 【学习重点】利用规律、公式解决效率问题。 【学习难点】有热机效率参与的力学综合问题。 【考点及考试要求】常以现代家用电器、机车、的计算，主要以综合计算题形式出现。 【学习过程】 一、效率问题 效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，有用能量部分和总能量部分。本次课主要以热机效率为主。 热机效率常以常见的家用电器（如热水器）动车）找出有用能量和总能量，。 选择正确的公式计算出有用能量和总能量，最后利用公式 η=或η=计算效率。 有用能量：用来对外做有用功的能量 总能量：燃料燃烧时所释放的能量 目前常见的两种题型：（1）热水壶烧水效率问题 （2）汽车发动机效率问题 总体思路：η= （1）热水壶烧水 Q 有=Cm △t ； （2）汽车发动机效率问题：W 有=FS 或W 有总能量：一般为Q 总=mq. 例题讲解 例1（热水器烧水效率问题） 天然气灶烧水，燃烧0.5m 3的天然气，使100kg 的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c =4 .2×103J/（kg?℃），天然气的热值为 q =7.0×107J/m 3。求： （1）0.5m 3天然气完全燃烧放出的热量Q 放；（2）水吸收的热量Q 吸；（3）燃气灶的效率η。 解析：（1）Q 放=Vq=0.5m 3 ×7.0×107 J/m 3 =3.5×107 J （2）Q 吸 =Cm △t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg × (70℃-20℃)J=2.1×107 J (3) Q 有=Q 吸 Q 总=Q 放 η=100%Q Q ?有总 =100%Q Q ?吸放=7 7 2.110100% 3.510???=60% 总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q 有=Cm △t ，总能量为燃料完全燃烧放出的热量：Q 总=mq 或太阳辐射的能量 例2（汽车发动机效率问题） 有一家大型的特种专用汽车生产基地，该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km ，受到的阻力是3.0×103N ，消耗燃油 1.5×10－3m 3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m 3，热值q ＝4×107J/kg ，求：（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？ 解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F 牵=f=3.0×103 N ， 则牵引力做的功W=FS=3.0×103N ×5.6×103 m=1.68×107 J （2）消耗的燃油质量为：m=ρV= 0.8×103kg/m 3×1.5×10－3m 3=1.2 kg 则Q 放=mq=1.2kg ×4×107J/kg=4.8×107 J η=100%W Q ?放 =77 1.6810100%4.810???=35%