第06講熱機的效率

■內容導航一預習三步曲

第一步：學

析教材學知識教材精講精析、全方位預習

教材習題學解題、快速掌握解題方法

5大核心考點精準練

第二步：記

思維導圖助力掌握知識框架、學習目標復核內容掌握

第三步：測

過關測穩(wěn)提升小試牛刀檢測預習效果、查漏補缺快速提升

析教材學知識

知識點1燃料的熱值

i.燃料

(1)燃料的種類

燃料是指可燃燒的物質，根據(jù)不同標準，燃料可分為不同的種類，最常見的是按其物理狀態(tài)分類。

廠1固體燃料?—>?木柴、煤炭、秸稈等

I燃料的分類卜I液體燃料I—>1汽油、柴油、酒精等

—I氣體燃料I——>I氫氣、煤氣、天然氣等

(2)燃料燃燒時能量轉化

燃料在燃燒時將化學能轉化為內能，也就是我們常說的釋放能量。

2.燃料的熱值

(1)定義：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量(或體積)之比，叫做這種燃料的熱值。

(2)單位：焦耳每千克(或焦耳每立方米)，符號：J/kg(或J/nP)

(3)常用燃料的熱值對應表

燃料熱值燃料熱值燃料熱值

干木柴約1.2X107J/kg木炭3.4X10Jkg酒精3.0X107J/kg

煙煤約2.9Xl(fj/kg柴油4.3X107Jkg氫1.4X108Jkg

無煙煤約3.4X10J/kg煤油4.6X107Jkg煤氣約3.9X107j/m3

焦炭3.OXIOJkg汽油4.6X107Jkg沼氣約1.9X107J/m3

(4)物理意義

熱值在數(shù)值上等于1kg燃料完全燃燒時放出的熱量。如汽油的熱值為4.6xl（）7j/kg,它表示1kg汽油完

全燃燒放出的熱量是4.6xl07Jo

巧學妙地

（1）熱值反應了燃料在燃燒過程中，化學能轉化為內能的本領大??；

（2）不是任何物質都有熱值，如石塊、鐵塊等非燃料物質沒有熱值；

（3）熱值是燃料本身的一種特性，它與燃料的種類有關，與燃料的質量、體積、是否完全燃燒等沒有關系。

3.熱量的計算:

Jmq,機表示質量單位囿gq表示熱值，單位是7/總

\Vq,V表示體積，單位曷q表示熱值，單位是1/〃廣

（1）只有燃料燃燒放熱時，才能用Qsjnmq或Q放=Vq進行計算，不要將其與溫度降低時的放熱公式

Q放=cmAt混淆；

（2）計算時，要明確燃料的種類、是否完全燃燒后有關；

知識點2熱機的效率

1.燃料的有效利用

（1）燃料的利用率

有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出總能量的比值，叫做燃料的利用率；

計算公式：〃==2^x100%

Q放

（2）影響燃料利用率的因素

①燃料未完全燃燒；②高溫煙氣帶走的熱量；③被容器、爐具、周圍的空氣等吸收的熱量。

（3）提高燃料利用率的途徑：

①讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進風量等；

②減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。

2.內燃機中熱量燃燒的能量流向圖

迤/-氣---排--出---帶---走---的---能--宓）（等，克服摩擦）

------------

皓，分方-----

艮難全贏個二___

依/7德M囑醯）尚氤、

全^呷散程財

3.熱機效率

（1）定義：用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。

（2）計算公式：〃=@里xlOO%

Q總

對熱機而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機對外的有用功W有用，故熱機的效率公式又可寫成:

〃=x100%=」＜義100%

Q&Qm

O

（3）物理意義：熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，因此熱機的效率是熱機性能的一個重

要指標。

（4）常見熱機效率：蒸汽機6%—15%,汽油機20%—30%,柴油機30%—45%。

4.提高熱機效率的主要途徑

（1）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進爐膛，使之更充分燃燒）；

（2）減少各種熱量損失（I.加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；n.使用較好的保溫材料，減少

熱損失）；

（3）在熱機設計和制造上，采用先進的技術；

（4）保障良好的潤滑，減少機械摩擦。

（1）熱機的效率是指有用功在燃料完全燃燒釋放的能量中所占的百分比，而功率是指做功的快慢。這是兩

個不同的物理量，兩者之間不存在必然的聯(lián)系。

（2）熱機的效率與燃料的種類（熱值大?。?、燃料的質量、熱機的工作時間、做功的多少均無關。因此采

用熱值大的燃料并不能提高熱機的效率。

教材習題01解題方法

燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、酒精等，思考：根據(jù)常見燃料熱值對應

氣體燃料有煤氣、天然氣等。根據(jù)你的經(jīng)驗，相同質量的不同燃料，表，不同燃料的熱值一般是不

燃燒時放出的熱量是不是相同？要找出事實來支持你的觀點，并進行同的。根據(jù)生活中燒一壺開水，

分析。用的木柴好煤氣用量是不同。

【答案】相同質量的不同燃料，燃燒時放出的熱量是不同的。在家中）匏水時，燒開同樣一壺水需要的

木柴質量多，而需要的煤氣質量卻較少，這個現(xiàn)象說明木柴和煤氣燃”匏放出相同的熱量時，所用木柴

的質量比所用煤氣的質量大，因此從另一個方面也可以說明相同質量的木柴和煤氣燃燒時，放出的熱

量是不同的。

教材習題02解題方法

如果燃燒干木柴跟燃燒煤油放出的熱量相等，干木柴的質量應該等于思考：利用煤和干木柴的熱值，

由燃燒值公式的變形公式可以

煤油質量的幾倍？請列出相關計算式來說明理由.

求出放出相同熱量需要干木柴

與煤的質量之比.

【答案】“煤油倍

9干木材

m="；放出相同熱量，即：Q木放=Q

【詳解】由、放=1!^得，煤油放，需要干木柴與煤的質量之比：

q

Q干木材

%木柴_干木材—煤油①倍.

94即需要干木柴的質量應該是煤油質量的

用煤油。煤油4干木材4干木材

夕煤油

教材習題03解題方法

全球汽車保有量在迅速增長，截至2022年，我國燃油汽車保有量約思考：先算出一輛車因效率提

高，每年節(jié)約的油數(shù)，然后便

為3億輛.假設每輛汽車每年耗油1.83汽車內燃機的效率平均值取

可以算出3億輛車可以節(jié)約的

30%.如果能把內燃機效率提高1%,我國每年可以節(jié)約多少燃油？燃油數(shù)。

【答案】5.8xl07t

解：效率提高前后，汽車做的有用功相等，所以則有：〃。放=〃'Q放，即：nmq/]=nmqr/,mqr1=mq〃

mi■mr!1.8/x30%1?

貝lj：=-=-------------?l.74r

m7731%

因此3.2億輛車節(jié)約的總能源為：△加總=3.2x108x（1—1.74k=1.92x107，

8練考點強知識

考點1：熱值的理解

【典例1】（24-25九年級上?安徽淮北?期末）關于熱現(xiàn)象下列說法不正確的是（）

A.熱傳遞時，熱量可以從內能少的物體轉移給內能多的物體

B.物體的溫度升高，可能是吸收了熱量

C.木柴燃燒的越充分，其熱值就越大

D.柴油機在吸氣沖程中吸入的只是空氣

【答案】C

【詳解】A.熱傳遞時，熱量總是從溫度高的物體轉移給溫度低的物體，溫度高的物體不一定內能大，所以

熱量可以從內能少的物體轉移給內能多的物體，故A正確，不符合題意；

B.物體的溫度升高，可能是從外界吸收了熱量，也可能是外界對物體做了功，故B正確，不符合題意；

C.熱值的大小只與燃料的種類有關，與燃燒是否充分無關，故C錯誤，不符合題意；

D.汽油機在吸氣沖程中吸入的是空氣和汽油蒸汽的混合物，而柴油機在吸氣沖程中吸入的只是空氣，故D

正確，不符合題意。

故選Co

【變式1-1］（24-25九年級上?河南安陽?期末）2024年10月30日神舟十九號載人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心

成功發(fā)射，將航天員蔡旭哲、宋令東、王浩澤送入預定軌道。長征二號F遙十九運載火箭升空時，燃料燃

燒后通過做功把—能轉化為機械能?；鸺x用偏二甲股為燃料，這是因為偏二甲月并具有較大的o

【答案】內熱值

【詳解】口］長征二號F遙十七運載火箭升空時，燃料燃燒將化學能轉化為內能，然后內能再轉化為火箭的

機械能。

⑵運載火箭用偏二甲朋為燃料是因為它有較大的熱值，完全燃燒相同質量的偏二甲胱和其它燃料相比，偏

二甲肺釋放的熱量較多。

【點睛】本題借助火箭發(fā)射考查能量轉化、熱值，注重知識應用能力的考查，具有一定的綜合性，但難度

不大。

【變式1-2］（24-25九年級上?河北石家莊?期末）下列關于比熱容和熱值的說法正確的是（）

A.物體的質量越大，它的比熱容越大

B.物質的比熱容跟物體吸收或放出的熱量有關

C.燃料的熱值與燃料是否完全燃燒無關

D.燃燒時放出熱量多的燃料熱值大

【答案】C

【詳解】AB.比熱容是物質的一種特性；物質的比熱容只跟物質的種類和狀態(tài)有關，與物體質量的大小、

溫度高低、吸收或放出熱量的多少均無關，故AB錯誤；

CD.熱值是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、體積、是否完全燃燒、放出熱

值多少均沒關系，故C正確，D錯誤。

故選C。

考點2：熱機效率的理解

【典例2］（24-25九年級上?內蒙古鄂爾多斯?期末）燃油車是現(xiàn)代社會中一種常見的交通工具。如圖所示是

某燃油車的汽油機（有四個沖程）的能量流向圖。下列說法正確的是（）

克服摩擦機械散熱廢氣帶走

耗能日％耗能30%熱量36%

燃料完全燃燒人------'/

釋放的能量100%Z________、有用

械能

A.汽油燃燒越充分，它的熱值越大

B.汽油機的做功沖程將機械能轉化為內能

C.改良發(fā)動機結構，汽油機的效率可達100%

D.由圖可知該汽油機的效率小于30%

【答案】D

【詳解】A.熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的燃燒程度無關。所以無論汽油燃

燒是否充分，其熱值大小是固定不變的，故A錯誤；

B.汽油機的做功沖程中，是燃氣膨脹對外做功，將內能轉化為機械能，而壓縮沖程才是將機械能轉化為

內能，故B錯誤；

C.由于熱機在工作過程中，不可避免地存在廢氣帶走熱量、機械散熱、克服摩擦做功等能量損失，所以即

使改良發(fā)動機結構，也不可能讓燃料完全燃燒釋放的能量全部用來做有用功，汽油機的效率不可能達到

100%,故C錯誤；

D.由圖乙可知該汽油機的效率為100%-6%-30%-36%=28%<30%,故D正確。

故選D。

【變式2-1］（24-25九年級上?四川瀘州?期末）熱機廣泛應用于現(xiàn)代生活，為了節(jié)約能源，各國科學家不斷

攻堅克難，提高熱機效率，關于熱機效率的說法正確的是：（）

A.熱機做有用功越多，其效率一定越高

B.熱機做有用功越快，其效率一定越高

C.熱機消耗燃料越少，其效率一定越高

D.無論怎么改進熱機，其效率都小于1

【答案】D

【詳解】A.熱機效率由有用功和燃料完全燃燒放出的能量共同決定。僅知道熱機做有用功越多，若燃料完

全燃燒放出的能量也很大，根據(jù)公有〃=Mxl00%,其效率不一定高，故A錯誤；

B.熱機做有用功越快，說的是熱機的功率大，功率是表示做功快慢的物理量，而熱機效率與做功快慢無關,

故B錯誤；

C.熱機消耗燃料越少，若做的有用功也很少，根據(jù)效率公式〃=等、1。。%,其效率不一定高，因為不知

%

道有用功和燃料完全燃燒放出能量的比例關系，故C錯誤；

D.在熱機工作時，由于存在熱量散失、克服摩擦做功等情況，燃料不可能完全燃燒，燃燒放出的能量也不

能全部用來做有用功，即有用功總是小于燃料完全燃燒放出的能量，所以熱機效率始終小于1,故D正確。

故選D。

【變式2-2］（24-25九年級上?河南駐馬店?期末）2023年11月9日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征三號

乙型運載火箭，成功將中星6E衛(wèi)星送入預定軌道，下列說法正確的是（）

A.火箭的發(fā)動機的效率最高可達到100%

B.使燃料燃燒更充分可以提高熱機效率

C.使燃料燃燒更充分可以提高燃料的熱值

D.火箭飛入太空后，太空溫度很低，其內能為零

【答案】B

【詳解】A.火箭的發(fā)動機屬于熱機的一種，其工作時存在熱量損失，熱機的效率不可能達到100%,故A

錯誤；

B.使燃料燃燒更充分可放出更多熱量，則有更多的能量用來做有用功，因此可以提高熱機效率，故B正確;

C.熱值是燃料的一種特性，只決定于燃料的種類，與質量和燃燒程度等無關，故C錯誤；

D.一切物體都具有內能，火箭飛入太空后，太空溫度很低，但是其內能不為零，故D錯誤。

故選B。

考點3：熱機燃料能量損耗途徑

【典例31（24-25九年級上?河北保定?期末）如圖是某內燃機工作時的能量流向圖，該內燃機的效率是（）

廢氣帶走

機械自身消耗能量35%

A.25%B.35%C.60%D.40%

【答案】D

【詳解】因熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，所以由內燃機的能量流

向圖可得，內燃機的熱機效率為〃=100%-25%-35%=40%

故D符合題意，ABC不符合題意。

故選D。

【變式3-1］（24-25九年級上?青海海東?階段練習）汽車發(fā)動機輸出功率相同時，汽油味越淡，汽車發(fā)動機

效率越（選填"高”或“低”）。一臺汽車發(fā)動機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25%,廢氣

帶走的能量占30%,摩擦等機械損耗占10%,則它的熱機效率為o

【答案】圖35%

【詳解】口］汽車發(fā)動機輸出功率相同時，汽油味越淡，汽油燃燒越充分，燃燒放出的熱量越多，轉化成的

有用功越多，使得發(fā)動機的效率越高。

⑵一臺汽車發(fā)動機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25%,廢氣帶走的能量占30%,摩擦等機

械損耗占10%,則它的熱機效率為〃=100%-25%-30%-10%=35%

【變式3-2］（24-25九年級上?廣東珠海?期末）九洲大道快速化改造時用到了挖掘機，其動力由柴油機提供.

若完全燃燒2kg柴油能釋放J的能量，油箱中剩余柴油熱值_____（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

該柴油機能量流向如題圖所示，則其效率為（柴油的熱值為4.3xl07j/kg）。

附屬設備損耗（27%）—>

輸

出傳動部件損耗（7%）

有

用

功

【答案】8.6X107不變36%

【詳解】口］根據(jù)熱值公式Q=，陽（其中。為燃料完全燃燒放出的熱量，機為燃料的質量，q為燃料的熱值）,

77

則完全燃燒2kg柴油釋放的能量Q=mq=2kgx4.3xlOJ/kg=8.6xlOJo

⑵熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量、是否完全燃燒等因素無關，所以油箱中

剩余柴油熱值不變。

［3］由圖可知，廢氣帶走30%的能量，附屬設備損耗27%的能量，傳動部件損耗7%的能量，那么輸出有用

功的能量占比為1-30%-27%-7%=36%,即柴油機的效率為36%。

考點4：熱值的公式及相關計算

【典例4］（2025?重慶大渡口?一模）重慶物產(chǎn)豐富，資源富饒，有著全國最大的頁巖氣田。若完全燃燒0.014m3

的頁巖氣（設頁巖氣的熱值為3.0xl07j/m3）,能放出_____J的熱量；這些熱量被5kg的水全部吸收，水的溫

3

度將上升℃o（qK=4.2xlOJ/（kg.℃））

【答案】4.2xlO520

【詳解】［1］完全燃燒0.014m3的頁巖氣放出的熱量為3=S=0.014m3x3xl（）7j/m3=4.2xl05j

⑵水吸收的熱量G吸=。放=4.2xlO5J

根據(jù)公式0K=cm\t可知，水的溫度將上升加=紐=意："；、一=20℃

cm4.2x10J/（kg-C）x5kg

【變式4-1］（24-25九年級上?遼寧大連?期末）如圖所示是汽油機的沖程；若某汽車在行駛過程中完

全燃燒了0.7kg的汽油，這些汽油放出的熱量是J。（q汽*4.6xl07j/kg）

【答案】做功3.22xlO7J

【詳解】口］圖中的沖程兩氣門關閉，火花塞點火，活塞向下運動，是汽油機的做功沖程。

⑵若某汽車在行駛過程中完全燃燒了0.7kg的汽油，這些汽油放出的熱量是

77

。放=mq=0.7kgx4.6xl0J/kg=3.22xlOJ

【變式4-2］（24-25九年級上?山東濟寧?期末）某單缸四沖程汽油機飛輪轉速是2400r/min,則此汽油機每秒

對外做功次。如果汽油機在某段時間內消耗了1500g汽油，這些汽油完全燃燒可釋放的熱量為

j（q=4.6xl07j/kg）。

【答案】206.9X107

【詳解】［1］某單缸四沖程汽油機飛輪轉速是2400r/min=40r/s

即此汽油機1s飛輪轉動40r,飛輪轉動2r對外做功1次，則此汽油機每秒對外做功20次。

⑵如果汽油機在某段時間內消耗了1500g汽油，這些汽油完全燃燒可釋放的熱量為

。放=mq=1500x10-3kgx4.6x107J/kg=6.9xlO7J

考點5：熱機效率的計算

【典例5】（24-25九年級上?河北石家莊?期末）某內燃機的能量流向是，汽缸散熱損失25%,廢氣帶走的能

量是30%,摩擦等機械損耗15%,則它的效率是。若消耗2kg的汽油，則它做的有用功是（汽

油熱值4.6x107J/kg）。

【答案】30%2.76xlO7J

【詳解】川內燃機的效率是〃=100%-25%-30%-15%=30%

⑵汽油完全燃燒放出的熱量為。放=皿=2kgX4.6X107J/^.2X107J

它做的有用功是％放=30%X9.2XK）7J=2.76X107J

【變式5-1］（24-25九年級上?江蘇南京?期末）汽車發(fā)動機選擇水作為冷卻液是利用水的特性，這是通

過的方式改變發(fā)動機內能的某小型單缸四沖程汽油機，每個工作循環(huán)做功500J,曲軸的轉速是

300r/min,每分鐘消耗汽油5g。則該汽油機的功率是W,機械效率是%^4.6xlO7J/kg,百分

號前保留一位小數(shù)）。

【答案】比熱容較大熱傳遞125032.6%

【詳解】口］由于水比熱容大，相同質量的水和其他液體相比較，在升高相同的溫度的情況下，水吸收的熱

量多，故用水做冷卻液。

⑵水吸收發(fā)電機放出的熱量，內能增加，溫度升高，這是通過熱傳遞的方式改變物體內能的。

[3]單缸四沖程汽油機的一個工作循環(huán)飛輪轉2圈，完成4個沖程，做功一次，因此汽油機每分鐘共完成150

個工作循環(huán)，對外做功150次，則汽油機工作Imin做的功為W=150x500J=7.5xl04j

該汽油機的功率為尸=上=7,5X104J=125OW

t60s

[4]5g汽油完全燃燒釋放的熱量為。成汽物=O.OO5kgx4.6xlO7j/kg=2.3xl05j

機械效率〃=襄x100%=x100%。32.6%。

。放2.3x10J

【變式5-2](24-25九年級上?四川綿陽?期末)某款環(huán)保能源汽車一氫能重卡，采用氫燃料發(fā)動機獲得動

力。若某次運輸過程中，汽車以300kW的恒定輸出功率，在水平公路上勻速直線行駛了20min,汽車發(fā)動

機的效率為75%。汽車牽引力做的功為J；若這次行駛過程中消耗的氫能由柴油來提供，至少需

要完全燃燒柴油kg(q韓=4.0xl07j/kg)。

【答案】3.6X10812

【詳解】口]汽車恒定的輸出功率為P=300kW=3xl05W

勻速直線行駛了20min,汽車牽引力做的功為W=R=3xl()5Wx20x60s=3.6xl08j

⑵汽車發(fā)動機的效率為75%,則這次行駛過程中消耗的氫能為

3.6x10"

=4.8xlOsJ

75%

若這次行駛過程中消耗的氫能由柴油來提供，則需要完全燃燒柴油的質量為

…Q版_4.8X108J

rfl——z=12kg

q柴油4.0x10J/kg

考點6：比較不同燃料的熱值

【典例6】(24-25九年級上?江蘇南通?期末)如圖所示在“比較不同燃料燃燒時放出的熱量”的實驗中，下列

碎紙片

A.研究方法是控制變量和轉換法

B.研究對象是燒杯中被加熱的液體

C.實驗中還需要的器材是天平和秒表

D.相同時間內溫度計示數(shù)越大，該燃料的熱值一定越大

【答案】A

【詳解】A.在該實驗中，為了比較不同燃料燃燒放出的熱量，要控制燃料的質量相同、被加熱液體的種類

和質量相同等，運用了控制變量法；燃料燃燒放出的熱量不能直接測量，而是通過被加熱液體升高的溫度

來體現(xiàn)，這運用了轉換法，所以研究方法是控制變量和轉換法，故A正確；

B.該實驗的研究對象是不同的燃料，通過比較燃料燃燒放出熱量的多少來比較燃料的情況，而不是燒杯中

被加熱的液體，故B錯誤；

C.實驗中需要用天平測量燃料的質量，保證燃料質量相同，但不需要秒表，因為不是比較相同時間內的情

況，而是比較燃料完全燃燒放出的熱量，故C錯誤；

D.燃料的熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與相同時間內溫度計示數(shù)大小無關，相同時間內

溫度計示數(shù)越大，只能說明在相同時間內該燃料放出的熱量多，但不能說明其熱值一定大，故D錯誤。

故選Ao

【變式6-1］（24-25九年級上?江蘇揚州?期末）如圖所示，甲、乙、丙三圖的裝置完全相同，燒杯內液體的

初溫與質量相同，燃料的質量相同，假設燃料都完全燃燒且不考慮熱量損失，液體的末溫分別為f八%、書。

下列判斷不正確的是（）

甲乙丙

A.研究燃料熱值，選擇甲、乙兩圖，若廂〉壇，則燃料1的熱值大

B.研究燃料熱值，選擇乙、丙兩圖，若壇》書，則燃料2的熱值大

C.甲、丙兩圖實驗中，加熱時間的長短表示液體吸收熱量的多少

D.選擇甲、乙兩圖實驗和甲、丙兩圖實驗所用測量工具不同

【答案】B

【詳解】AB.研究燃料熱值，需改變燃料種類，控制燃料質量相同，給同種液體加熱，故選擇甲、乙兩圖，

若根據(jù)。=<?加4以及?？芍剂?的熱值大，故A正確，不符合題意，B錯誤，符合題意;

C.甲、丙兩圖實驗中，燃料種類相同，液體種類不同，可探究物質吸熱能力，加熱時間的長短表示液體吸

收熱量的多少，應用了轉換法，故C正確，不符合題意；

D.選擇甲、乙兩圖實驗，需測量液體的溫度、質量，不需要測量時間，故需要溫度計和天平；甲、丙兩圖

實驗，需要測量液體溫度、加熱時間以及液體質量，故需要溫度計、停表和天平，故測量工具不同，故D

正確，不符合題意。

故選B?

【變式6-2］（24-25九年級上?安徽淮北?階段練習）某物理興趣小組設計實驗探究酒精和煤油的熱值，如圖

所示。甲、乙兩套裝置完全相同，水的質量和初溫、待測燃料的質量均相同。燃料全部燃燒后水的末溫f.

4z且均未達到沸點，則熱值較大的燃料是（選填“酒精”或“煤油

【答案】煤油

【詳解】水的質量相同，初溫相同，燃料全部燃燒后水的末溫鈿＜壇，水的溫度變化&甲＜加乙，由Q=cmAt

可知，煤油放出的熱量較多，酒精和煤油的質量相同，由4=2可知，煤油的熱值較大。

m

知識導圖記憶

分類固體燃料、液體燃料和氣體燃料

燃料

能量的轉化燃料在燃燒過程中，化學能轉化為機械能

熱

機定義某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量的比值

的

單位J/kgs^J/m3

燃料的熱值

效

Q=mq

率燃燒放熱公式

Q=Vq

定義一用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值

熱機的效率公式一不二」^xl00%=-^xl00%

Q也qm

熱機的能量損失及提高熱機效率的途徑

知識目標復核

1.從生活中體會不同燃料燃燒釋放熱的本領不同，建立熱值的概念。（物理觀念、科學思維）

2.能簡單計算燃料燃燒放出的熱量。（科學思維）

3.能說出熱機工作時燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機的效率及提高熱機效率的方法。（物理觀念、

科學態(tài)度與責任）

一、單選題

1.（24-25九年級上?廣西桂林?期末）我國自主研制的氫能源列車主要是利用氫燃料（）

A.熱值大B.熱值小C.密度大D.密度小

【答案】A

【詳解】氫能源列車主要是利用氫燃料熱值大，燃燒的燃料的質量相同時，由。放=，叼得，氫燃料釋放的熱

量較大，故A符合題意，BCD不符合題意。

故選Ao

2.（24-25九年級上?云南昭通?期末）下列關于熱機效率說法正確的是（）

A.柴油機的效率一般要比汽油機的更高

B.燃料的熱值越大，熱機效率越高

C.隨著科學技術發(fā)展，未來熱機效率可達100%

D.消耗的燃料質量越大，熱機效率越高

【答案】A

【詳解】A.因為柴油機的點火方式與汽油機不同，它采用壓燃式，使得燃料更充分地燃燒，從而提高了熱

機效率，故A正確；

B.燃料的熱值是指單位質量的燃料完全燃燒時所釋放的熱量。雖然熱值大的燃料在完全燃燒時能釋放更多

的熱量，但熱機效率還受到燃料燃燒是否充分、熱機做功能力等因素的影響。因此，燃料的熱值大，并不

意味著熱機效率就一定高。故B錯誤；

C.熱機在工作過程中總會有一部分熱量散失到環(huán)境中，無法完全轉化為機械功。因此，熱機效率不可能達

到100%。故C錯誤；

D.熱機效率與消耗的燃料質量無關，而是與燃料燃燒釋放的熱量和熱機做功的比值有關。即使消耗的燃料

質量很大，但如果燃燒不充分或熱機做功能力弱，熱機效率也不會高。故D錯誤。

故選A?

3.（24-25九年級上?湖南常德?期末）汽車是現(xiàn)代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油

機的某沖程及能量流向圖。下列有關說法不正確的是（）

克服摩擦機械散熱廢氣帶走

耗能6%耗能30%熱量36%

有用

機械能

甲乙

A.甲圖是壓縮沖程，機械能轉化為內能

B.由乙圖可知該汽油機的效率是28%

C.汽車尾氣中的“汽油味”越濃，說明燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值

D.冬天，有些汽車會利用尾氣中的余熱給車內供暖，這是利用熱傳遞的方法改變內能

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)圖甲可知，兩個氣門關閉，活塞向上運動，為壓縮沖程，活塞對汽缸內的氣體做功，機械

能轉化為內能，故A正確，不符合題意；

B.熱機效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，由圖可知，輸出有用功所占比例為

〃=100%-36%-30%-6%=28%

即該汽油機的效率為28%,故B正確，不符合題意；

C.熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料種類有關，和燃料的質量、放出熱量的多少、燃燒是否充分、溫

度高低無關，汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，燃料的熱值不變，故c錯誤，符合題意；

D.冬天，有些汽車會利用尾氣中的余熱給車內供暖，車內的空氣吸收熱量溫度升高，因此這是利用熱傳遞

的方法改變內能，故D正確，不符合題意。

故選Co

4.（24-25九年級上?廣東廣州?期末）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，其熱值等于零B.當燃料未完全燃燒時，它的熱值會變小

C.不同燃料的熱值有可能相同D.燃料的熱值越大，放出的熱量越多

【答案】C

【詳解】AB.熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量無關，與燃料是否完全燃

燒無關，與產(chǎn)生的熱量無關，故AB錯誤；

C.熱值是燃料本身的一種特性，不同燃料的熱值一般不同，也有可能相同，故C正確；

D.由。放=m4可知，燃料燃燒放出熱量的多少與燃料的質量和熱值兩個因素有關，燃料的熱值大，放出的

熱量不一定多，故D錯誤。

故選Co

5.（24-25九年級上?內蒙古包頭?期末）釋放化學能的過程不斷地發(fā)生在人體內，食物也是一種“燃料”，營

養(yǎng)成分在人體細胞里與氧結合，提供細胞組織所雪的能量。一袋餅干的營養(yǎng)成分表上標有“2500kJ/100g”，

該該標識的含義與以下物理量的含義類似的是（）

A.熱量B.熱值C.比熱容D.內能

【答案】B

【詳解】熱值反映了所有能燃燒的物質的一種特性，反映了不同燃料在燃燒過程中，化學能轉化為內能本

領的大小，也就是說，熱值是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質量、體積、

是否完全燃燒、放出熱量多少均沒關系。一袋餅干的營養(yǎng)成分表上標有“2500kJ/100g”，該標識的含義與以

下物理量的含義類似的是熱值，故B符合題意，ACD不符合題意。

故選Bo

6.（24-25九年級上?山西呂梁?期末）某汽油機的能量流向如圖。在未來的汽車市場，零碳內燃機采用綠氫

等零碳燃料，在全生命周期可實現(xiàn)零碳排放，前景可觀。下列有關說法正確的是（）

克服摩擦機械散熱廢氣帶走

耗能6%耗能30%熱量36%

燃料完全燃燒釋

放的能量100%

能流圖

A.零碳內燃機比普通內燃機更環(huán)保

B.由圖可知該汽油機的效率是6%

C.冬天汽車利用尾氣中的余熱給車內供暖，降低了燃料的利用率

D.汽車尾氣中的“汽油味”越濃，說明燃料燃燒得越充分，燃料的熱值會降低

【答案】A

【詳解】A.零碳內燃機采用綠氫等零碳燃料，在全生命周期可實現(xiàn)零碳排放，則零碳內燃機比普通內燃機

更環(huán)保，故A正確；

B.由圖可知該汽油機的效率是"二黑蟲為為二些喘笠2,100%=28%

W邙lUU/o

故B錯誤；

C.冬天汽車利用尾氣中的余熱給車內供暖，使汽車法發(fā)動機產(chǎn)生的熱量再利用，提高了燃料的利用率，故

C錯誤；

D.汽車尾氣中的“汽油味”越濃，說明燃料燃燒得越不充分，或降低燃料的利用率，而燃料的熱值時燃料本

身的一種特性，與燃料的燃燒充分程度無關，則燃料的熱值不變，故D錯誤。

故選Ao

、多選題

7.（24-25九年級上?山東青島?期末）汽油的熱值為4.6xl07j/kg。這個數(shù)值究竟有多大？有人通過一個具體

例子來認識汽油熱值的大小：一個60kg的中學生，從大廈的1樓步行至第11樓（走了10層樓），每層樓

的層高為3m。如果質量為機的汽油完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和中學生克服重力做的功相等。下列說法正

確的是()

A.汽油的熱值為4.6xl07j/kg,表示1kg汽油燃燒放出的熱量為4.6xl07j

B.汽油的熱值與汽油的質量和燃燒放出的熱量均無關

C.該中學生克服重力做了1.8X104J的功

D.通過計算可知汽油的質量機約為0.39g

【答案】BCD

【詳解】A.汽油的熱值為4.6xl07j/kg,表示1kg汽油完全燃燒放出的熱量為4.6X107J,故A錯誤；

B.汽油的熱值是燃料本身的一種特性，與汽油的質量和燃燒放出的熱量無關，故B正確；

C.該中學生克服重力所做的功W==機g/7=604xlON/^xlOx3m=1.8xlO4J

故C正確；

D.汽油完全燃燒放出的熱量/=卬=1.8、10打

汽油的質量機=「產(chǎn)二，；a3.9xKT*彷=0.39g

融油4.6x10"奴

故D正確。

故選BCD。

8.(24-25九年級上?四川?期末)小李用相同的酒精燈分別加熱質量均為100g的水和甲液體，4min內各消

耗酒精1g,用得到的實驗數(shù)據(jù)繪制出了如圖所示的圖像。相同時間內兩液體吸收的熱量相等,q漕=3xl07j7kg；

c次=4.2xl03j/(kg-℃)o下列說法正確的是()

A.甲液體和水升高相同的溫度時，甲液體比水吸收的熱量更多

B.甲液體在4min內吸收的熱量為3X104J

C.甲液體的比熱容為2.1X103J/(kg.℃)

D.酒精燈的加熱效率為42%

【答案】CD

【詳解】A.水和甲液體的質量相同，水的比熱容大于甲的比熱容，由。及=的2可知，兩液體升高相同的

溫度，比熱容大的水，吸收熱量較多，故A錯誤；

B.由圖知，8min內，水的初溫為10℃、末溫為40℃,水吸收的熱量為。吸=。次仙次Af=4.2xl()3j/(kg?℃)

xO.lkgx(40℃-10℃)=1.26xlO4J

4min內，水吸收的熱量為%'=g%=gxL26xl04j=6.3xl()3j

由題知，相同時間內另一種液體吸收的熱量與水吸收的熱量相等，所以4min內甲液體吸收的熱量也是

6.3X103J,故B錯誤；

C.由圖知，4min內，甲液體的初溫為20℃、末溫為50℃,由。級=°相加可得

3

r=%甲=_______6.3X103J_______=2lx10T/fkp.℃1

甲叫A廂100xl03kgx(50℃-20℃)-g'

故C正確；

D.消耗酒精1g放出的熱量。成=gm*=3xl()7j/kgxlxl0-3kg=3xlO4j

酒精燈的加熱效率為〃=察==42%

。放3x10J

故D正確。

故選CDo

三、填空題

9.(24-25九年級上?山東棗莊?階段練習)圖所示為某種固體酒精爐，固體酒精爐比液體酒精爐使用時更安

全，為了測定該固體酒精爐的熱效率，在爐中放入40g的固體酒精，當固體酒精燃燒完后，鍋中1kg的水

溫度從20℃升高到了70℃。若固體酒精完全燃燒，放出的熱量是J,固體酒精爐的熱效率是,

【己知固體酒精的熱值為L5xl()7j/kg,冰的比熱容是4.2x103"(m.C"

【答案】2.1X10535%

【詳解】［1］固體酒精完全燃燒，放出的熱量是。放=加酒精4酒精=40*10-3］^'1.5乂1071餌=6*1。51

⑵水吸收的熱量為%=c水明Q水=4.2xl03j/(kgJC)xlkgx(70℃-20℃)=2.1xl05j

固體酒精爐的熱效率是〃=*=告黑、1。。％=35%

。放6xlO5J

10.(24-25九年級上?新疆克拉瑪依?期末)出租車使用天然氣代替柴油或汽油，某段時間一輛出租車消耗

0.3m3天然氣，天然氣燃燒放出的熱量為J,如果該出租車發(fā)動機的效率為20%,則得到的機械能為

J。如果汽車上的散熱器中裝有10kg的水，10kg的水溫度從20℃升高到40℃吸收了J的熱量。［天

然氣的熱值qwr=7xl07j/m3,水的比熱容c水=4.2xl()3j/(kg.C)］

【答案】2.1x1074.2X1068.4X105

【詳解】［1］天然氣完全燃燒放出的熱量。成=q梆氣y=7xl07j/m3x0.3m3=2.1xl07j

⑵由熱機效率公式可得出租車得到的機械能為W物輟=。輪＜20%=2.1xl07jx20%=4.2xl06j

［3］水吸收的熱量%=c水mAr=4.2xl()3j/(kg.℃)xl0kgx(40℃-20℃)=8.4xl05J

11.(24-25九年級上?湖北武漢?期末)2024年9月11日，我國自主研發(fā)的朱雀三號可重復使用垂直回收試

驗箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成10公里級垂直起降返回飛行試驗。試驗箭為單級液氧甲烷火箭，火箭使用

液氧甲烷作為燃料是因為其具有較大的，燃燒時釋放的大量能量可轉化為火箭升空的

能。以甲烷為推進劑，完全燃燒0.5t甲烷，放出的熱量是Jo(細烷=4.2x107」他)

【答案】熱值機械2.1x10'°

【詳解】口］火箭使用液氧甲烷作為燃料是因為其熱值較大，其他條件相同時，它能夠釋放出更多的熱量，

為火箭的升空提供更多能量。

⑵燃料燃燒是化學變化，將化學能轉化為燃氣的內能，又將內能轉化為火箭的機械能，從而推動火箭升空。

⑶液氧甲烷完全燃燒放出的熱量為輾="a/=0.5xl03kgx4.2xl07j/kg=2.1xl0i°J

12.(24-25九年級上?湖北武漢?期末)熱干面是武漢最著名的食物之一，被譽為武漢的靈魂小吃。它以面條

纖細、色澤黃亮、拌以香油、芝麻醬等配料而聞名。

(1)小吃店的廚師用天然氣加熱鍋內的水，已知天然氣的熱值為4xl07j/m3；則完全燃燒0.02m3的天然氣產(chǎn)生

的熱量為Jo

(2)配有配料的熱干面聞起來很香，是因為香油、芝麻醬等配料的分子o

(3)如圖所示，開始吃時，我們會不斷攪動熱干面；另一方面是讓熱干面的溫度稍降下來一些，這是通過_

(選填“做功”或“熱傳遞”)來減小熱干面的內能。

【答案】(1)8x105

(2)在不停地做無規(guī)則運動

(3)熱傳遞

【詳解】(1)0.02m3天然氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量。放=W=0.02m3x4xl07j/m3=8xl()5j

(2)配有配料的熱干面聞起來很香，是因為香油、芝麻醬等配料的分子在不停地做無規(guī)則運動。

(3)不斷攪動熱干面，可以讓熱干面的溫度稍隆下來一些，這是通過熱傳遞的方式來減小熱干面的內能。

四、實驗題

13.(24-25九年級上?江蘇宿遷?期末)如圖是完全相同的裝置甲、乙、丙，興趣小組用這些裝置來比較不同

物質的比熱容或不同燃料的熱值。燃料的質量都是10g,燒杯內液體的質量和初溫均相同。

（1）為了比較不同物質的比熱容，應選擇兩圖進行實驗;實驗通過（選填“升高的溫度”或“加

熱的時間''）反映液體吸熱的多少。

（2）比較不同物質的比熱容，選用圖中合適的裝置加熱相同時間后，繪制出溫度-時間圖象如圖丁，液體a

的比熱容（選填“大于”“小于”或“等于"）液體b的比熱容。

（3）小華用圖甲裝置，根據(jù)酒精燃燒后水升高的溫度，測出酒精的熱值。這種方法測出的熱值與“標準值”相

比（選填“偏大”“偏小”或“一樣”），理由是o

（4）小明選用甲、乙兩個裝置比較不同燃料的熱值過程中，甲燒杯內液體沸騰時下面的燃料還未燃盡，而乙

燒杯中液體在燃料燃盡時都未沸騰（兩種燃料都充分燃燒）一（選填“能”或“不能”）比較出哪種燃料熱值

大。

【答案】（1）甲、丙加熱的時間

⑵大于

（3）偏小存在熱量損失

（4）能

【詳解】（1）口］［2］比較不同物質的比熱容，應該用相同的加熱源對不同物質進行加熱，所以選甲、丙；根

據(jù)轉換法的應用，用加熱時間反映物體吸熱的多少。

（2）根據(jù)繪制出溫度-時間圖象（如上圖?。呦嗤臏囟?，a加熱時間較長、吸收的熱量較多，貝Ua

吸熱能力強，即液體a的比熱容大于液體b的比熱容。

（3）山⑵在加熱的過程中，酒精未完全燃燒、酒精產(chǎn)生的熱量部分被燒杯和石棉網(wǎng)吸收還有一部分被空氣