資源簡介

第十四章 內能的利用
第2節 熱機的效率
1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱量的本領不同，建立熱值的概念。
2.能簡單計算燃料燃燒放出的熱量。
3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱效率。
一、熱值：
1.概念：我們把某種燃料 完全燃燒 放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值；
2.大小：熱值在數值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量；
3.公式： （或 一般用于氣體、液體燃料）
（1）其中：m為燃料的質量，V為燃料的體積，q為燃料的熱值
（2）公式變形： （已知熱值及燃料質量，求燃燒放出的熱）
（已知燃燒放出的熱及熱值，求燃料的質量）
4.單位：焦每千克（符號是J/kg）。
（1）熱值的單位由熱量的單位和質量的單位組合而成；
（2）在國際單位制中，熱量的單位是焦耳（J），質量的單位是千克（kg）
5.影響因素：熱值是燃料本身的一種特性，只與 燃料的種類 和 狀態 有關，
與燃料的形態、質量、體積等均無關；
6.常見物質的熱值：
①煤氣的熱值約為3.9×107J/m3，
物理意義為：體積為1m3的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.9×107J。
②焦炭的熱值3.0×107J/kg，
物理意義為：質量為1 kg 的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.0×107J。
二、熱機的效率：
1.概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率；
2.公式：
3.在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。
4.提高熱機的熱效率方法：
（1）廢氣回收利用：減少機械散熱和廢氣帶走熱量；
（2）使燃料充分燃燒：霧化液體燃料、粉碎固體燃料，通氣足夠；
（3）減少機械摩擦損失。
知識點一：熱值
【探究重點】
1、熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等均無關。
2、燃料燃燒過程：化學能轉化為內能。
3、熱值反映了燃料燃燒特性，即不同燃料在燃燒過程中化學能轉化為內能的本領大小，是一個理想量，只與燃料的種類有關，與燃料是否完全燃燒無關，不隨質量、體積的變化而變化。
4、在學習熱值的概念時，應注意以下幾點
①“完全燃燒”是指燃料全部燃燒變成另一種物質。
②強調所取燃料的質量為“lkg”，要比較不同燃料燃燒本領的不同，就必須在燃燒質量和燃燒程度完全相同的條件下進行比較。
③“某種燃料”強調了熱值是針對燃料的特性與燃料的種類有關。
④燃料燃燒放出的熱量的計算：一定質量m的燃料完全燃燒，所放出的熱量為：Q=mq，式中，q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示燃料的質量，單位是kg；Q表示燃燒放出的熱量，單位是J。
⑤若燃料是氣體燃料，一定體積V的燃料完全燃燒，所放出的熱量為：Q=qv，式中，q表示燃料的熱值，單位是J/m3；V表示燃料的體積，單位是m3；Q表示燃燒放出的熱量，單位是J。
【例題精講】（2023 邵陽）2023年5月30日，長征二號F遙十六運載火箭搭載神舟十六號載人飛船成功發射（如圖）。火箭使用一種叫做偏二甲肼的液體燃料，是因為該燃料具有較大的（　　）
A．熱值 B．比熱容 C．密度 D．體積
【答案】A
【分析】熱值是燃料的一種特性，熱值越大的燃料在完全燃燒相同質量的燃料時，釋放出的熱量越多。
【解析】火箭使用一種叫做偏二甲肼的液體燃料，主要的原因是它具有較大的熱值，完全燃燒相同質量的該液體燃料時，可以釋放出更多的熱量，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查了對熱值特性的理解，屬于基礎題目。
【鞏固訓練】（2022 鎮江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。
燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（　　）
A．若m相同，Δt越小，燃料的熱值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的熱值越大
C．若的值越大，燃料的熱值越大
D．若的值越大，燃料的熱值越大
【答案】D
【解析】燃料的熱值大小不能直接測量，需要通過水吸收熱量的多少來體現燃料燃燒放出熱量的多少，而水吸收熱量的多少跟水的質量和升高的溫度有關，因此為了比較熱值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q＝；
A、若m相同，Δt越小，由q＝可知，燃料的熱值越小，故A錯誤；
B、若Δt相同，m越大，由q＝可知，燃料的熱值越小，故B錯誤；
C、若的值越大，即的值越小，由q＝可知，燃料的熱值越小，故C錯誤；
D、若的值越大，由q＝可知，燃料的熱值越大，故D正確。故選：D。
知識點二：熱機效率
【探究重點】
1、公式： 或
因為熱機在工作過程中總是有能量損失，所以。
2、熱機的能量流圖
3、熱機的效率的計算一般有兩種方法，一種是有用功與總功的比值，第二種是根據能流圖進行計算。在很多熱機效率類題型中，Q吸往往通過比熱容計算，Q放往往用熱值計算。
4、求解熱機效率的思維路徑
（1）在大腦中要知道用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值，稱為熱機效率。
（2）根據題意研究燃料完全燃燒釋放的能量Q放 =mq，做有用功的能量W有。
（3）若用W有為做有用功的能量；Q放為燃料完全燃燒釋放的能量。則求解熱機效率就可以寫成數學表達式
η= W有/Q放 。
注意：燃料不充分完全燃燒、各種熱散失、各部件間的摩擦以減小因克服摩擦做功而消耗的能量、廢氣帶走的能量都是屬于無用功的能量。
【例題精講】（2023 長春）如圖所示是我國《農書》中記錄的槽碓（duì）。大木勺積水較多會下沉，使石錘上升；當大木勺內的水流出變輕后，石錘落下擊打石臼內的谷物。該槽碓（　　）
A．機械效率可達100% B．是杠桿
C．機械效率可超過100% D．是熱機
【答案】B
【分析】任何機械使用時，不可避免地做額外功；
結合圖片和生活經驗，先判斷“碓身”在使用過程中，繞著固定點轉動的硬棒是杠桿；熱機將內能轉化為機械能。
【解析】AC、任何機械使用時，不可避免地做額外功，任何機械的效率都不可能達到或超過100%，故A、C錯誤；
B、結合圖片和生活經驗，槽碓在使用過程中，繞著固定點轉動的硬棒，屬于杠桿，故B正確；
D、槽碓使用時將水的機械能轉化為石錘的機械能，沒有將內能轉化為機械能，不屬于熱機，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查機械效率、杠桿和熱機，屬于中檔題。
【鞏固訓練】（2021 聊城）一輛汽車以20m/s的速度在平直的公路上勻速行駛了3km，受到的阻力為1200N，燃燒了0.3kg汽油。（汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）求：
（1）牽引力做了多少功；
（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量；
（3）發動機的效率。
【答案】（1）牽引力做了3.6×106J的功；
（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量為1.38×107J；
（3）發動機的效率為26.1%。
【解析】（1）已知汽車勻速行駛時受到的阻力為f＝1200N，
由二力平衡的條件可知汽車的牽引力為：F＝f＝1200N，
則牽引力做的功為：W＝Fs＝1200N×3×103m＝3.6×106J；
（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量為：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.3kg＝1.38×107J；
（3）發動機的效率為：η＝＝≈26.1%。
答：（1）牽引力做了3.6×106J的功；
（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量為1.38×107J；
（3）發動機的效率為26.1%。
1．（2023 前郭縣二模）一桶汽油用掉了一半，發生變化的物理量是（　　）
A．比熱容 B．熱值 C．密度 D．質量
【答案】D
【解析】A、單位質量的某種物質溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質的比熱容。比熱容是物質的一種特性，同種物質比熱容是一定的，比熱容與物體的質量、升高的溫度、吸收的熱量都無關，故A不符合題意。
B、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值。由熱值定義可知，熱值是燃料的一種特性，與燃料的質量無關，同種燃料熱值是一定的，故B不符合題意；
C、某種物質單位體積的質量叫做密度。由密度定義可知，密度是物體的質量與體積的比值，同種物質，質量與體積成正比。所以密度與物體的質量和體積是無關的，即使物體的質量、體積發生了變化，但它們的比值是不變的，故C不符合題意；
D、物體內所含物質的多少叫做質量。一桶煤油用去一半，則剩余的煤油是原來的一半，因此煤油的質量發生了變化，故D符合題意；故選：D。
2．（2023 長春一模）如圖所示是某款汽車能量轉化示意圖，則汽車的效率是（　　）
A．7% B．30% C．33% D．40%
【答案】B
【解析】汽車的效率是η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，故ACD錯誤，B正確。故選：B。
3．（2023 福州模擬）北京第24屆冬奧會火炬“飛揚”采用氫作為燃料，除了環保屬性外，還利用了氫具有（　　）
A．較小的密度 B．較大的比熱容
C．較低的沸點 D．較大的熱值
【答案】D
【解析】采用氫作為燃料，原因是氫具有較大的熱值，完全燃燒相同質量的液態氫時，可以放出更多的熱量。
故選：D。
4．（2023 特克斯縣三模）2022年，我國處于使用狀態的汽車數量近2億輛。若每輛汽車每年耗油1.8t，汽車內燃機的效率平均值取30%。如果能把內燃機的效率提高到36%，全國每年可以節約燃油（　　）
A．6×1010 t B．3.6×109 t C．6×107t D．3.6×107t
【答案】C
【解析】因為汽車做的有用功為W＝Q放η＝mqη，提高效率前后，每輛汽車每年做的有用功相等，
則m1qη1＝m2qη2，即m1η1＝m2η2，1.8t×30%＝m2×36%，
解得：m2＝1.5t，
每輛汽車每年耗油節省的質量m＝m1﹣m2＝1.8t﹣1.5t＝0.3t，
全國每年可以節約燃油m總＝nm＝2×108×0.3t＝6×107t，故C正確，ABD錯誤。故選：C。
5．（2023 鶴山市校級二模）如圖用蒸鍋在天然氣灶上燒水蒸包子的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．天然氣燃燒越充分，熱值越大
B．包子的溫度越高所含熱量越多
C．“蒸包子”是通過做功的方式改變包子內能的
D．鍋蓋被“頂起”，該過程將內能轉化為機械能
【答案】D
【解析】A、熱值是燃料本身的一種特性，熱值由燃料本身決定，與燃料是否充分燃燒無關，故A錯誤；
B、在質量不變時，包子的溫度越高，內能越大，但不能說所含的熱量越多，因為熱量是一個過程量，不能用“含有”、“具有”來描述，故B錯誤；
C、“蒸包子”時，包子吸收熱量，內能增加，溫度升高，是通過熱傳遞的方式改變包子的內能，故C錯誤；
D、鍋蓋被“頂起”時，水蒸氣對鍋蓋做功，將內能轉化為機械能，故D正確。故選：D。
6．（2023 二道區校級模擬）小明測試了自己家中分別單獨使用不同種類的燃料時的平均月消耗量分別為：木柴約100kg，煙煤約40kg，液化石油氣約15kg，煤氣約30kg，這四種燃料中哪種燃料的熱值最高（　　）
A．木柴 B．煙煤 C．液化石油氣 D．煤氣
【答案】C
【解析】
從題可知，四口之家每月需要的能量是相同的，即四種燃料燃燒放出的熱量相同，
而m木柴＝100kg，m煙煤＝40kg，m煤氣＝30kg，m液化石油氣＝15kg，
由公式q＝可知，在放出熱量相同，質量越小，熱值越大，
所以，液化石油氣的熱值最高。故選：C。
7．（2023 郯城縣二模）關于溫度、內能、熱量、熱值和比熱容，下列說法正確的是（　　）
A．溫度高的物體內能大
B．物體吸收熱量，溫度不一定升高
C．燃料燃燒越充分，放出的熱量越多，燃料的熱值越大
D．水的比熱容較大，相同情況下加熱水和沙子，水的溫度升高得快
【答案】B
【解析】A．內能的多少與物體的質量、溫度、狀態有關，溫度高的物體內能不一定大，故A錯誤；
B．物體吸收了熱量，其溫度不一定升高，內能一定增大，例如晶體的熔化，吸收熱量、內能增大、溫度不變，故B正確；
C．熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料燃燒的是否充分等因素無關，故C錯誤；
D．質量相同的水和沙子，加熱相同的時間，即吸收相同的熱量，又因為水的比熱容大于沙子的比熱容，根據吸收熱量的計算公式Q吸＝cmΔt，水升高的溫度低，即溫度升高的更慢，故D正確。故選：B。
8．（2023 鐵鋒區模擬）汽油的熱值是4.6×107J/kg，沼氣的熱值約為2×107J/m3，則完全燃燒0.5kg的汽油所放出來的熱量如果由沼氣來提供，需要沼氣的體積是下列選項的哪一個？（　　）
A．0.15m3 B．1.15m3 C．11.5m3 D．4.6m3
【答案】B
【解析】汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝q汽油m＝4.6×107J/kg×0.5kg＝2.3×107J，
由Q放＝qV知，需要沼氣的體積：
V＝＝＝1.15m3。故選：B。
9．（2023 萊蕪區模擬）雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料，汽車在行駛過程中燃料的熱值將（　　）
A．始終不變 B．逐漸變小 C．逐漸變大 D．先小后大
【答案】A
【解析】燃料的熱值僅與燃料的種類有關，與燃料燃燒放出熱量的多少無關，雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料，汽車在行駛過程中燃料的熱值將始終不變，故A正確，BCD錯誤。故選：A。
10．（2023 內江模擬）甲、乙兩臺熱機，甲的效率比乙的低，其含義是（　　）
A．甲比乙做的有用功少
B．甲比乙消耗的燃料多
C．在做相同有用功的條件下，甲損失的能量少
D．在做相同有用功的條件下，甲消耗的燃料多
【答案】D
【解析】A、若消耗相同的燃料時，甲的效率低，說明甲做的有用功少，由于不知道消耗燃料多少的關系，所以無法確定甲比乙做的有用功少，故A錯誤；
B、甲的效率比乙的低，但由于不知道有用功的大小關系，所以不能確定甲比乙消耗的燃料多，故B錯誤；
C、做相同的有用功時，甲的效率低，甲消耗的燃料多，則甲損失能量的就多，故C錯誤；
D、做相同的有用功時，甲的效率低，說明甲消耗的油多，故D正確。故選：D。
11．（2023 德惠市校級模擬）為了節約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是（　　）
A．盡量使燃料充分燃燒
B．盡量減少熱機部件間的摩擦
C．盡量減少廢氣帶走的熱量
D．盡量減少熱機工作的時間
【答案】D
【解析】熱機效率是指熱機有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。所以減少熱量的損失可以提高熱機的效率。所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率，故ABC不符合題意；
減少熱機的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率，故D符合題意。故選：D。
12．（2023 西山區二模）艾灸是中華醫學的瑰寶，利用艾條燃燒產生的熱量刺激人體穴位，達到防病治病的目的。如圖所示，艾灸時遠遠就能聞到艾煙的氣味，這是 　　現象；若一根質量為0.08kg的艾條完全燃燒能放出2.24×106J的熱量，則艾條的熱值為 　　J/kg。
【答案】擴散；2.8×107。
【解析】（1）艾灸時遠遠就能聞到艾煙的氣味，這是擴散現象，說明分子在不停地做無規則運動；
（2）艾條的熱值為：q＝＝＝2.8×107J/kg。
13．（2023 汕頭二模）當汽油在發動機內燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發動機的效率會 　　（選填“升高”、“降低”或“不變”）。某型號汽車發動機的能量流向圖如圖所示，該發動機完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得 　　J的能量，這些能量能產生 　　J的有用功。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）
【答案】降低；9.2×106；2.76×106。
【解析】（1）汽車發動機工作時將內能轉化為機械能，冒“黑煙“說明燃燒不充分，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出總能量的比值比較小，所以發動機的效率降低；
（2）完全燃燒0.2kg的汽油產生的熱量Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J；
由圖可知，汽車輸出的有用功所占總能量的比例為：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，即汽車的效率為η＝30%，
則產生的有用功W有用＝ηQ放＝30%×9.2×106J＝2.76×106J。
1．（2020 甘孜州）下列關于熱值和熱機效率的說法，正確的是（　　）
A．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大
B．使燃料燃燒更充分，可以增大熱值
C．柴油機的熱機效率通常為100%
D．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率
【答案】D
【解析】AB、熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與放出的熱量或燃燒是否充分等因素無關，故A、B錯誤；
C、熱機在工作時不可避免的要克服機械部件間的摩擦做額外功，因此機械效率不可能達到100%，故C錯誤；
D、使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，因此可以提高熱機的效率，故D正確。故選：D。
2．（2022 宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（　　）
A．沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B．燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C．燃料的熱值與質量和燃燒狀態無關
D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
【答案】C
【解析】（1）熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量無關，與燃料是否完全燃燒無關，與產生的熱量無關，故AB錯誤、C正確；
（2）由Q放＝mq可知，燃料燃燒放出的熱量，與燃料的質量、熱值和是否完全燃燒有關，與燃燒的溫度無關，故D錯誤。故選：C。
3．（2022 長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為（　　）
A．7% B．28%
C．31% D．34%
【答案】D
【解析】由內燃機的能量流向圖知，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出能量的34%，即內燃機的效率為34%。故選：D。
4．（2021 蘇州）如圖是“探究不同物質吸熱升溫的現象”和“比較不同燃料燃燒時放出的熱量”的甲、乙兩組實驗裝置。下列關于該兩組實驗的說法正確的是（　　）
A．每組實驗中，燃料的質量均應相等
B．每組實驗中，杯中物質的質量均應相等
C．甲組實驗中，可以根據溫度計示數的變化來比較吸熱的多少
D．乙組實驗中，可以根據加熱時間的長短來比較吸熱的多少
【答案】B
【解析】AB、根據比較不同燃料燃燒放出的熱量大小和探究“不同物質吸熱升溫現象”兩實驗的要求，容器中被加熱物質的質量都要相同，而探究“不同物質吸熱升溫現象”實驗時，不需要控制燃料的質量相同，故A錯誤，B正確；
C、甲組實驗中，可以根據加熱時間來比較吸熱的多少，故C錯誤；
D、乙組實驗中，可以根據溫度計示數的變化來比較吸熱的多少，故D錯誤。故選：B。
5．（2020 桂林）酒精的熱值為3.0×107J/kg、比熱容為2.4×103J/（kg ℃）以下說法中正確的是（　　）
A．質量越大，酒精的熱值越大
B．質量越大，酒精的比熱容越大
C．完全燃燒1kg酒精可放出3.0×107J的熱量
D．1kg酒精溫度升高1℃需要放出2.4×103J的熱量
【答案】C
【解析】AB、熱值和比熱容的大小與燃料的燃燒情況、燃料的質量無關，故AB錯誤；
C、酒精的熱值為3.0×107J/kg，表示完全燃燒1kg酒精可放出3.0×107J的熱量，故C正確；
D、酒精的比熱容為2.4×103J/（kg ℃），它表示1kg酒精的溫度升高1℃需要吸收2.4×103J的熱量，故D錯誤。故選：C。
6．（2020 無錫）煤炭是一種重要能源。為判斷煤炭品質的優劣，最科學的方法是檢驗煤炭的（　　）
A．比熱容 B．密度 C．熱值 D．溫度
【答案】C
【解析】熱值是燃料的一種特性，單位質量的煤完全燃燒時所釋放出的熱量越大，說明該煤的熱值越大，即是優質煤炭，故C正確。故選：C。
（多選）7．（2021 黑龍江）下列說法正確的是（　　）
A．內燃機消耗的燃料越多，其效率越高
B．物體吸收熱量，其溫度一定升高
C．外界對物體做功，物體內能可能增加
D．在熱傳遞過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體
【答案】CD
【解析】A、熱機效率是指熱機所做有用功與燃料完全燃燒釋放的熱量之比，這個比值越大，效率就越高，內燃機消耗的燃料越多，所做有用功多少未知，其效率不一定越高，故A錯誤；
B、物體吸收熱量，內能增加，溫度不一定升高。如晶體熔化時，吸收熱量，溫度保持不變，故B錯誤；
C、外界對物體做功，其它形式能轉化為內能，物體的內能增加，故C正確；
D、熱傳遞時，熱量總是自發地從高溫物體轉移到低溫物體，故D正確。故選：CD。
8．（2023 廣西）2023年5月30日，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭發射成功。火箭升空時，燃料燃燒釋放的內能轉化為 　　能，散失的能量越少，發動機效率越 　　（選填“高”或“低”）。
【答案】機械；高。
【解析】火箭升空時，燃料燃燒釋放的內能轉化為機械能；
發動機的效率是指，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，散失的能量越少，用來做有用功的那部分的能量就越多，即效率越高。故答案為：機械；高。
9．（2022 菏澤）三峽水電站年發電量約為8×1010kW h，合 　　J（用科學記數法表示）。已知燃煤發電的效率為40%，標準煤的熱值為3×107J/kg，三峽水電站運行一年大約為國家節約 　2　萬噸標準煤。
【答案】2.88×1017；2400。
【解析】（1）年發電量W年＝8×1010kW h＝8×1010×3.6×106J＝2.88×1017J；
（2）若是燃煤火力發電，需要完全燃燒煤放出的熱量：
Q放＝＝＝7.2×1017J，
由Q放＝m煤q得需要煤的質量：
m煤＝＝＝2.4×1010kg＝2400×104t＝2400萬噸。故答案為：2.88×1017；2400。
10．（2022 泰安）沼氣是一種清潔燃料，部分地區因地制宜建造沼氣池，利用沼氣燒水做飯。已知沼氣的熱值為1.9×107J/m3，完全燃燒0.2m3沼氣，放出的熱量為 　3.8×106　J。
【答案】3.8×106
【解析】沼氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝V沼氣q沼氣＝0.2m3×1.9×107J/m3＝3.8×106J。故答案為：3.8×106。
11．（2022 齊齊哈爾）某燃氣熱水器使用天然氣作為燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然氣，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量為 　　J（q天然氣＝3.2×107J/m3）。如果這些熱量完全被水吸收，則水的內能 　　（選填“增大”、“不變”或“減小”）。
【答案】6.4×105；增大。
【解析】0.02m3天然氣完全燃燒釋放的熱量是：Q＝Vq天然氣＝0.02m3×3.2×107J/m3＝6.4×105J；在此過程中，水吸收熱量，內能增大。故答案為：6.4×105；增大。
12．（2021 懷化）安全、清潔、方便的太陽能越來越受到人們的重視和廣泛利用。某太陽能熱水器內裝有質量為100kg、溫度為20℃的水，在太陽照射一段時間后，水溫升高到60℃，則水吸收的熱量是 　　J，這些能量相當于完全燃燒 　　m3天然氣放出的熱量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q天然氣＝4.2×107J/m3]
【答案】1.68×107；0.4。
【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×107J；
（2）Q放＝Q吸＝1.68×107J，根據Q放＝qV可知這些能量相當于完全燃燒天然氣的體積：V＝＝＝0.4m3。故答案為：1.68×107；0.4。第十四章 內能的利用
第2節 熱機的效率
1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱量的本領不同，建立熱值的概念。
2.能簡單計算燃料燃燒放出的熱量。
3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱效率。
一、熱值：
1.概念：我們把某種燃料 完全燃燒 放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值；
2.大小：熱值在數值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量；
3.公式： （或 一般用于氣體、液體燃料）
（1）其中：m為燃料的質量，V為燃料的體積，q為燃料的熱值
（2）公式變形： （已知熱值及燃料質量，求燃燒放出的熱）
（已知燃燒放出的熱及熱值，求燃料的質量）
4.單位：焦每千克（符號是J/kg）。
（1）熱值的單位由熱量的單位和質量的單位組合而成；
（2）在國際單位制中，熱量的單位是焦耳（J），質量的單位是千克（kg）
5.影響因素：熱值是燃料本身的一種特性，只與 燃料的種類 和 狀態 有關，
與燃料的形態、質量、體積等均無關；
6.常見物質的熱值：
①煤氣的熱值約為3.9×107J/m3，
物理意義為：體積為1m3的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.9×107J。
②焦炭的熱值3.0×107J/kg，
物理意義為：質量為1 kg 的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.0×107J。
二、熱機的效率：
1.概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率；
2.公式：
3.在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。
4.提高熱機的熱效率方法：
（1）廢氣回收利用：減少機械散熱和廢氣帶走熱量；
（2）使燃料充分燃燒：霧化液體燃料、粉碎固體燃料，通氣足夠；
（3）減少機械摩擦損失。
知識點一：熱值
【探究重點】
1、熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等均無關。
2、燃料燃燒過程：化學能轉化為內能。
3、熱值反映了燃料燃燒特性，即不同燃料在燃燒過程中化學能轉化為內能的本領大小，是一個理想量，只與燃料的種類有關，與燃料是否完全燃燒無關，不隨質量、體積的變化而變化。
4、在學習熱值的概念時，應注意以下幾點
①“完全燃燒”是指燃料全部燃燒變成另一種物質。
②強調所取燃料的質量為“lkg”，要比較不同燃料燃燒本領的不同，就必須在燃燒質量和燃燒程度完全相同的條件下進行比較。
③“某種燃料”強調了熱值是針對燃料的特性與燃料的種類有關。
④燃料燃燒放出的熱量的計算：一定質量m的燃料完全燃燒，所放出的熱量為：Q=mq，式中，q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示燃料的質量，單位是kg；Q表示燃燒放出的熱量，單位是J。
⑤若燃料是氣體燃料，一定體積V的燃料完全燃燒，所放出的熱量為：Q=qv，式中，q表示燃料的熱值，單位是J/m3；V表示燃料的體積，單位是m3；Q表示燃燒放出的熱量，單位是J。
【例題精講】（2023 邵陽）2023年5月30日，長征二號F遙十六運載火箭搭載神舟十六號載人飛船成功發射（如圖）。火箭使用一種叫做偏二甲肼的液體燃料，是因為該燃料具有較大的（　　）
A．熱值 B．比熱容 C．密度 D．體積
【鞏固訓練】（2022 鎮江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。
燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（　　）
A．若m相同，Δt越小，燃料的熱值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的熱值越大
C．若的值越大，燃料的熱值越大
D．若的值越大，燃料的熱值越大
知識點二：熱機效率
【探究重點】
1、公式： 或
因為熱機在工作過程中總是有能量損失，所以。
2、熱機的能量流圖
3、熱機的效率的計算一般有兩種方法，一種是有用功與總功的比值，第二種是根據能流圖進行計算。在很多熱機效率類題型中，Q吸往往通過比熱容計算，Q放往往用熱值計算。
4、求解熱機效率的思維路徑
（1）在大腦中要知道用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值，稱為熱機效率。
（2）根據題意研究燃料完全燃燒釋放的能量Q放 =mq，做有用功的能量W有。
（3）若用W有為做有用功的能量；Q放為燃料完全燃燒釋放的能量。則求解熱機效率就可以寫成數學表達式
η= W有/Q放 。
注意：燃料不充分完全燃燒、各種熱散失、各部件間的摩擦以減小因克服摩擦做功而消耗的能量、廢氣帶走的能量都是屬于無用功的能量。
【例題精講】（2023 長春）如圖所示是我國《農書》中記錄的槽碓（duì）。大木勺積水較多會下沉，使石錘上升；當大木勺內的水流出變輕后，石錘落下擊打石臼內的谷物。該槽碓（　　）
A．機械效率可達100% B．是杠桿
C．機械效率可超過100% D．是熱機
【鞏固訓練】（2021 聊城）一輛汽車以20m/s的速度在平直的公路上勻速行駛了3km，受到的阻力為1200N，燃燒了0.3kg汽油。（汽油的熱值q＝4.6×107J/kg）求：
（1）牽引力做了多少功；
（2）這些汽油完全燃燒放出的熱量；
（3）發動機的效率。
1．（2023 前郭縣二模）一桶汽油用掉了一半，發生變化的物理量是（　　）
A．比熱容 B．熱值 C．密度 D．質量
2．（2023 長春一模）如圖所示是某款汽車能量轉化示意圖，則汽車的效率是（　　）
A．7% B．30% C．33% D．40%
3．（2023 福州模擬）北京第24屆冬奧會火炬“飛揚”采用氫作為燃料，除了環保屬性外，還利用了氫具有（　　）
A．較小的密度 B．較大的比熱容
C．較低的沸點 D．較大的熱值
4．（2023 特克斯縣三模）2022年，我國處于使用狀態的汽車數量近2億輛。若每輛汽車每年耗油1.8t，汽車內燃機的效率平均值取30%。如果能把內燃機的效率提高到36%，全國每年可以節約燃油（　　）
A．6×1010 t B．3.6×109 t C．6×107t D．3.6×107t
5．（2023 鶴山市校級二模）如圖用蒸鍋在天然氣灶上燒水蒸包子的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．天然氣燃燒越充分，熱值越大
B．包子的溫度越高所含熱量越多
C．“蒸包子”是通過做功的方式改變包子內能的
D．鍋蓋被“頂起”，該過程將內能轉化為機械能
6．（2023 二道區校級模擬）小明測試了自己家中分別單獨使用不同種類的燃料時的平均月消耗量分別為：木柴約100kg，煙煤約40kg，液化石油氣約15kg，煤氣約30kg，這四種燃料中哪種燃料的熱值最高（　　）
A．木柴 B．煙煤 C．液化石油氣 D．煤氣
7．（2023 郯城縣二模）關于溫度、內能、熱量、熱值和比熱容，下列說法正確的是（　　）
A．溫度高的物體內能大
B．物體吸收熱量，溫度不一定升高
C．燃料燃燒越充分，放出的熱量越多，燃料的熱值越大
D．水的比熱容較大，相同情況下加熱水和沙子，水的溫度升高得快
8．（2023 鐵鋒區模擬）汽油的熱值是4.6×107J/kg，沼氣的熱值約為2×107J/m3，則完全燃燒0.5kg的汽油所放出來的熱量如果由沼氣來提供，需要沼氣的體積是下列選項的哪一個？（　　）
A．0.15m3 B．1.15m3 C．11.5m3 D．4.6m3
9．（2023 萊蕪區模擬）雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料，汽車在行駛過程中燃料的熱值將（　　）
A．始終不變 B．逐漸變小 C．逐漸變大 D．先小后大
10．（2023 內江模擬）甲、乙兩臺熱機，甲的效率比乙的低，其含義是（　　）
A．甲比乙做的有用功少
B．甲比乙消耗的燃料多
C．在做相同有用功的條件下，甲損失的能量少
D．在做相同有用功的條件下，甲消耗的燃料多
11．（2023 德惠市校級模擬）為了節約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是（　　）
A．盡量使燃料充分燃燒
B．盡量減少熱機部件間的摩擦
C．盡量減少廢氣帶走的熱量
D．盡量減少熱機工作的時間
12．（2023 西山區二模）艾灸是中華醫學的瑰寶，利用艾條燃燒產生的熱量刺激人體穴位，達到防病治病的目的。如圖所示，艾灸時遠遠就能聞到艾煙的氣味，這是 　　現象；若一根質量為0.08kg的艾條完全燃燒能放出2.24×106J的熱量，則艾條的熱值為 　　J/kg。
13．（2023 汕頭二模）當汽油在發動機內燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發動機的效率會 　　（選填“升高”、“降低”或“不變”）。某型號汽車發動機的能量流向圖如圖所示，該發動機完全燃燒0.2kg的汽油能夠獲得 　　J的能量，這些能量能產生 　　J的有用功。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）
1．（2020 甘孜州）下列關于熱值和熱機效率的說法，正確的是（　　）
A．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大
B．使燃料燃燒更充分，可以增大熱值
C．柴油機的熱機效率通常為100%
D．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率
2．（2022 宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（　　）
A．沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B．燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C．燃料的熱值與質量和燃燒狀態無關
D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
3．（2022 長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為（　　）
A．7% B．28%
C．31% D．34%
4．（2021 蘇州）如圖是“探究不同物質吸熱升溫的現象”和“比較不同燃料燃燒時放出的熱量”的甲、乙兩組實驗裝置。下列關于該兩組實驗的說法正確的是（　　）
A．每組實驗中，燃料的質量均應相等
B．每組實驗中，杯中物質的質量均應相等
C．甲組實驗中，可以根據溫度計示數的變化來比較吸熱的多少
D．乙組實驗中，可以根據加熱時間的長短來比較吸熱的多少
5．（2020 桂林）酒精的熱值為3.0×107J/kg、比熱容為2.4×103J/（kg ℃）以下說法中正確的是（　　）
A．質量越大，酒精的熱值越大
B．質量越大，酒精的比熱容越大
C．完全燃燒1kg酒精可放出3.0×107J的熱量
D．1kg酒精溫度升高1℃需要放出2.4×103J的熱量
6．（2020 無錫）煤炭是一種重要能源。為判斷煤炭品質的優劣，最科學的方法是檢驗煤炭的（　　）
A．比熱容 B．密度 C．熱值 D．溫度
（多選）7．（2021 黑龍江）下列說法正確的是（　　）
A．內燃機消耗的燃料越多，其效率越高
B．物體吸收熱量，其溫度一定升高
C．外界對物體做功，物體內能可能增加
D．在熱傳遞過程中，熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體
8．（2023 廣西）2023年5月30日，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號F遙十六運載火箭發射成功。火箭升空時，燃料燃燒釋放的內能轉化為 　　能，散失的能量越少，發動機效率越 　　（選填“高”或“低”）。
9．（2022 菏澤）三峽水電站年發電量約為8×1010kW h，合 　　J（用科學記數法表示）。已知燃煤發電的效率為40%，標準煤的熱值為3×107J/kg，三峽水電站運行一年大約為國家節約 　　萬噸標準煤。
10．（2022 泰安）沼氣是一種清潔燃料，部分地區因地制宜建造沼氣池，利用沼氣燒水做飯。已知沼氣的熱值為1.9×107J/m3，完全燃燒0.2m3沼氣，放出的熱量為 　　J。
11．（2022 齊齊哈爾）某燃氣熱水器使用天然氣作為燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然氣，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量為 　　J（q天然氣＝3.2×107J/m3）。如果這些熱量完全被水吸收，則水的內能 　　（選填“增大”、“不變”或“減小”）。
12．（2021 懷化）安全、清潔、方便的太陽能越來越受到人們的重視和廣泛利用。某太陽能熱水器內裝有質量為100kg、溫度為20℃的水，在太陽照射一段時間后，水溫升高到60℃，則水吸收的熱量是 　　J，這些能量相當于完全燃燒 　　m3天然氣放出的熱量。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q天然氣＝4.2×107J/m3]

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