第3節(jié)熱機(jī)的效率（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。

2.能簡(jiǎn)單計(jì)算燃料燃燒放出的熱量。

3.能說(shuō)出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】燃料的熱值和熱機(jī)的效率都是本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】是走熱機(jī)效率的理解。

【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：

1.燃料燃燒過(guò)程中，燃料儲(chǔ)存的能轉(zhuǎn)化為0

2.我們把某種燃料放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱

值。計(jì)算公式：q=,單位是,符號(hào)是J/kg。它是燃料的一種特性，

與燃料的種類有關(guān)。

3.對(duì)于氣體燃料，熱值的計(jì)算公式為q=,單位是o

4.對(duì)于熱機(jī)而言，燃料燃燒釋放的熱量只有一部分用來(lái)做有用功，還有相

當(dāng)一部分能量散失了。用來(lái)做的這部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之.

叫作熱機(jī)的效率，計(jì)算公式為n=o

5.熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率高，在做功同樣多的情

況下，就消耗更（選填“多”或“少”）的燃料，從而節(jié)約能源，減少污

染。

【課堂探究】

探究一、燃料的熱值

1.燃料

【想一想】你能說(shuō)出常用的一些燃料嗎？燃料燃燒時(shí)能量發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化？

【分析總結(jié)】

（1）燃料的種類：固體燃料有木柴、等；液體燃料有、柴油、

酒精燈；氣體燃料有煤氣、等。

（2）燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過(guò)程中，燃料的能轉(zhuǎn)化為.

能。

2.燃料的熱值

（1）研究相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是否相同？

【交流討論】根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是不

是相同？有哪些事實(shí)來(lái)支持你的觀點(diǎn)，進(jìn)行交流列舉。

【分析】日常生活中，常見(jiàn)的燃料有煤、木柴、天然氣、液化氣、酒精、汽

油、柴油，在農(nóng)村還有農(nóng)作物的秸稈，有些地區(qū)還用牛糞作為燃料。若一個(gè)四口

之家使用不同的燃料供家庭使用，如燒水、做飯等，經(jīng)研究得出，一個(gè)月如果使

用木柴需要200kg；如果使用煤（蜂窩煤）需要多90kg；使用秸稈需要400kg；

如果使用液化氣需要30kg。

【想一想】使用不同的燃料，消耗量是不同的，這是什么道理呢？

【分析】不同的燃料燃燒釋放熱量的能力是（選填“一樣”或“不一

樣”）的.例如，根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1kg的煤燃燒釋放出的熱量是1kg木柴燃燒釋放出

的熱量的兩倍多。

【想一想】怎么比較燃料燃燒放出熱量的能力呢？

類比密度概念的建立方法：所有物體都取，比較它們質(zhì)量的多少。同

理，把所有燃料都取,讓它們完全燃燒，比較它們放出的熱量。

在物理學(xué)中用熱值來(lái)表示燃料完全燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)的大小。

（2）燃料的熱值

①熱值的定義：某種燃料放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的

熱值，用字母q表示。

②熱值的計(jì)算公式：q=o

Q表示放出的熱量，單位是焦（J）;

m表示固、液體燃料的質(zhì)量，單位是千克（kg）；

q表示熱值，單位是o

③熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。

如木炭的熱值為3.4X：0」/kg,它表示1kg木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是

7

3.4X10Jo同種燃料的熱值,不同種燃料的熱值一般（均選填“相

同”或“不同”）。

④燃料燃燒放出熱量的計(jì)算：o

⑤氣體燃料的熱值：q二o

V表示氣體燃料的體積，單位是米3(m3)；Q表示放出的熱量，單位是焦(J)；

q表示氣體燃料的熱值，單位使用o

(3)觀察常見(jiàn)燃料的熱值表

0小資料-------------------------------

表14.37?些燃料的熱值

燃料熱值燃料熱值

干木柒約L2x10'j/kg柴油4.3x10,Mcg

煙煤^2.9xlO7J/kg煤油4.6x|O7J/kg

無(wú)照煤約3.4x10,J/kg汽油4.6x107J/kg

焦炭3.0xl07J/kg氫氣l.4x10sJ/kg

木炭3.4xlO7J/kg焦?fàn)t煤氣約L7xl()7j/m3

酒材3.0x|07J/kg沼氣^1.9xlO7J/mJ

【思考】①熱值表中，熱值最大的是哪種燃料？熱值最小的是哪種燃料？

②火箭上為什么用液態(tài)氫作燃料？

③熱值反映了燃料的什么性質(zhì)？不同燃料的熱值一定不同嗎？

【回答】①表中熱值最大的是，熱值,熱值最小的是,

熱值O

②火箭上用液態(tài)室作燃料是因?yàn)?

③熱值是燃料的一種屬性，不同的燃料有的熱值(選填“相同”或“不

同

【例題1】關(guān)于燃料的熱值，下列說(shuō)法正確的是()

A.熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料燃燒放出的熱量

B.10kg木炭比1kg木炭的熱值大

C.熱值大的燃料比熱值小的燃料燃燒時(shí)放出的熱量多

D.燃料燃燒時(shí)放出熱量的多少與是否完全燃燒有關(guān)

【例題2】在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用煤氣灶將2kg的水從20℃加熱到100。水

吸收的熱量是J,若不計(jì)熱量損失，此過(guò)程需要完全燃燒kg的煤氣，

這是通過(guò)的方式增加了水的內(nèi)能。未使用完的煤氣的熱值(選填“變

大”“變小”或“不變”)[水的比熱容c水二4不義10)/(kg?℃),煤氣的熱值q煤氣

=4.8X107J/kg]

時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，熱機(jī)的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更—

的燃料，節(jié)約能源。

3.提高熱機(jī)效率的主要途徑

（1）盡量減少各種熱量損失，設(shè)法利用的能量。大型發(fā)電機(jī)常用蒸

汽輪機(jī)推動(dòng)，為了提高熟料的利用率，熱電站常利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來(lái)供熱。

（2）在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)。

（3）使用時(shí)，注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，

減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。

【例題3】如圖是某內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.①是廢氣帶走的熱量B.該內(nèi)燃機(jī)是在壓縮沖程獲得動(dòng)力

C.該內(nèi)燃機(jī)的效率為28%D.改進(jìn)構(gòu)造減小摩擦可提高③所占百分比

【例題4】用煙煤燒水時(shí)，將10kg的水從20℃加熱到100C,燃燒了1.4kg

的煙煤。水的比熱容是4.2X10）/（kg-r）,煙煤的熱值約為3X107j/kg。試

求：

（1）水吸收的熱量是多少？

（2）1.4kg的煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？

（3）熱效率是多少？

（4）分析熱效率不高的兩種原因。

探究三、從火車到火箭

閱讀教材《科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)?環(huán)境》一一從火車到火箭，了解熱機(jī)的發(fā)展

歷程。

1.蒸汽機(jī)

17世紀(jì)，人類發(fā)明了熱機(jī)。最早的熱機(jī)是機(jī)。在鍋爐里把水燒成水

蒸氣，水蒸氣在汽缸里推動(dòng)活塞做功。原始的蒸汽機(jī)不便于使用，后來(lái)許多人對(duì)

它不斷改進(jìn)，其中貢獻(xiàn)最大的是英國(guó)人瓦特，他在1782年發(fā)明了往復(fù)式蒸汽機(jī),

使蒸汽機(jī)成為可以廣泛使用的動(dòng)力機(jī)。

2.蒸汽輪機(jī)

電力工業(yè)的發(fā)展需要功率巨大的熱機(jī)來(lái)帶動(dòng)大型發(fā)電機(jī)。1884年出現(xiàn)的蒸

汽輪機(jī)滿足了這個(gè)需要。大型鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣直接噴射到汽輪機(jī)的葉

片上，使蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.內(nèi)燃機(jī)

交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展迫切需要比較輕便的熱機(jī)。于是，內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)燃機(jī)

有機(jī)、機(jī)兩大類。汽油機(jī)是1876年發(fā)明的，柴油機(jī)是1892年發(fā)明

的。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)不需要攜帶很多水和煤，不但輕便，效率也提高了很多。

4.空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

早期的飛機(jī)是由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的。從上世紀(jì)40年代開(kāi)始，飛機(jī)上越來(lái)越

多地使用機(jī)，它需要用大氣中的氧氣來(lái)助燃，向后噴出高速氣體，從而獲

得前進(jìn)的動(dòng)力。

火箭上使用的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)自帶和,工作時(shí)不需要空氣，可以在

大氣層外工作。

【例題5】2024年9月19日09時(shí)14分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征

三號(hào)乙運(yùn)載火箭與遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)，成功發(fā)射第五十九顆、六十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星

（如圖）?；鸺陌l(fā)動(dòng)機(jī)—（選填“屬于”或“不屬于”）熱機(jī)。火箭采用液態(tài)

氫做燃料，是因?yàn)樗腲—大，燃料燃燒時(shí)將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

【精講點(diǎn)撥】

1.熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料是否充分燃燒，燃料的質(zhì)量、體積均

無(wú)關(guān)系。

2.固體燃料的計(jì)算公式：'單位為焦/千克氣體燃料的計(jì)算

公式：q￥，單位為

焦/米3（J/n?）。

3.計(jì)算熱機(jī)效率的兩個(gè)公式n—色或n4，其本質(zhì)是相同的，有

U總Q總

用熱量就是有用能量。一?般先利用公式狐二qm或@kqV計(jì)算出燃料完全燃燒放出的

熱量Q放，再根據(jù)有用能量計(jì)算熱機(jī)的效率。

4.功率和效率是兩個(gè)完全不同的概念，也沒(méi)有聯(lián)系，功率反映機(jī)械做功的

快慢，熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)效率高的機(jī)械功率不一定大。

【課堂總結(jié)】

「①分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料.

燃料

一②燃料燃燒過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

「①定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比.

熱

是燃料的一種特性.

機(jī)熱值

的②公式：固體片堞氣體4=孝

效

率單位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/n?）

「?熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功的這部分能量，

與燃料完全燃燒放出的熱量之比.

熱機(jī)的——②公式：〃=xloo%

效率

③提高熱機(jī)效率的方法：利用廢氣的能量、

,減少機(jī)械摩擦、盡量使燃料充分燃燒等.

【課堂練習(xí)】

1.關(guān)于燃料及其熱值，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.沒(méi)有燃燒的燃料，其熱值等于零

B.燃料的熱值與其質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)

C.燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大

D.燃料燃燒時(shí)溫度越高，放出的熱量越多

2.2022年11月，神舟十五號(hào)載人火箭將了名航天員送入中國(guó)空間站。下

列關(guān)于神舟十升空過(guò)程中分析正確的是（）

A.神舟十五號(hào)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)不是熱機(jī)

B.神舟十五號(hào)火箭利用氫做燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡?/p>

C.神舟十五號(hào)火箭對(duì)氫能的利用效率可以達(dá)到100%

D.神舟十五號(hào)火箭加速升空過(guò)程中機(jī)械能守恒

3.小越參加一次長(zhǎng)跑，身體消耗的能量為6.6X1O\J,這些能量相當(dāng)于完全

燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為J/kg,如果用掉一

半后，干木柴的熱值將_______（選填“變大”“變小”或“不變”）。

4.有一臺(tái)汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中消耗了10g汽油（熱值為

4.6X107J/kg）,這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是Jo若這臺(tái)汽油機(jī)的效率

為30臨則一個(gè)工作循環(huán)中輸出的有用機(jī)械能為Jo

5.如圖所示，是汽車能量轉(zhuǎn)化示意圖，關(guān)于汽車的效率其中正確的是

（）

6.如圖所示是我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制的AG600全狀態(tài)新構(gòu)型滅火飛機(jī)。若該飛

機(jī)以270km/h的速度勻速直線航行20min,消耗航空燃油1.35t,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的

功率為2.25X1C/W。（航空燃油的熱值為4X10」/kg）求：

（1）消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量是多少？

（2）飛機(jī)在航行過(guò)程中的阻力是多少？

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？

【課后反思】本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問(wèn)題？

參考答案與試題解析

第3節(jié)熱機(jī)的效率（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。

2.能簡(jiǎn)單計(jì)算燃料燃燒放出的熱量。

3.能說(shuō)出熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道什么是熱機(jī)的效率。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】燃料的熱值和熱機(jī)的效率都是本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】是市熱機(jī)效率的理解。

【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：

1.燃料燃燒過(guò)程中，燃料儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

2.我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比,叫作這種燃料的熱

值。計(jì)算公式：q/,單位是焦/千克,符號(hào)是J/kg。它是燃料的一種特性，

與燃料的種類有關(guān)。

3.對(duì)于氣體燃料，熱值的計(jì)算公式為q-號(hào)，單位是焦/米

4.對(duì)于熱機(jī)而言，燃料燃燒釋放的熱量只有一部分用來(lái)做有用功，還有相

當(dāng)一部分能量散失了。用來(lái)做硒功的這部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之

比叫做熱機(jī)的效率，計(jì)算公式為或瞥。

5.熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率高，在做功同樣多的情

況下，就消耗更少（選填“多”或“少”）的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染。

【課堂探究】

探究一、燃料的熱值

1.燃料

【想一想】你能說(shuō)出常用的一些燃料嗎？燃料燃燒時(shí)能量發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化？

【分析總結(jié)】

（1）燃料的種類：固體燃料有木柴、煤炭等:液體燃料有汽油、柴油、酒

精燈；氣體燃料有煤氣、天然氣等。

（2）燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在燃燒過(guò)程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)

能。

2.燃料的熱值

（1）研究相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是否相同？

【交流討論】根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)，相同質(zhì)量的不同燃料，燃燒時(shí)放出的熱量是不

是相同？有哪些事實(shí)來(lái)支持你的觀點(diǎn)，進(jìn)行交流列舉。

【分析】日常生活中，常見(jiàn)的燃料有煤、木柴、天然氣、液化氣、酒精、汽

油、柴油，在農(nóng)村還有農(nóng)作物的秸稈，有些地區(qū)還用牛糞作為燃料。若一個(gè)四口

之家使用不同的燃料供家庭使用，如燒水、做飯等，經(jīng)研究得出，一個(gè)月如果使

用木柴需要200kg；如果使用煤（蜂窩煤）需要多90kg；使用秸稈需要400kg；

如果使用液化氣需要30kg。

【想一想】使用不同的燃料，消耗量是不同的，這是什么道理呢？

【分析】不同的燃料燃燒釋放熱量的能力是不一樣（選填“一樣”或“不一

樣”）的。例如，根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1kg的煤燃燒釋放出的熱量是1kg木柴燃燒釋放出

的熱量的兩倍多。

【想一想】怎么比較燃料燃燒放出熱量的能力呢？

類比密度概念的建立方法：所有物體都取U亡，比較它們質(zhì)量的多少。同理，

把所有燃料都取I空，讓它們完全燃燒，比較它們放出的熱量。

在物理學(xué)中用熱值來(lái)表示燃料完全燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)的大小。

（2）燃料的熱值

①熱值的定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料

的熱值，用字母q表示。

②熱值的計(jì)算公式：q』

m

Q表示放出的熱量，單位是焦（J）；

m表示固、液體燃料的質(zhì)量，單位是千克（kg）；

q表示熱值，單位是隹/千克（J/kg）。

⑤熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等丁1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。

如木炭的熱值為3.4X10?J/kg,它表示1kg木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是

3.4X10」。同種燃料的熱值相同,不同種燃料的熱值一般丕回（均選填“相同”

或“不同”同

④燃料燃燒放出熱量的計(jì)算：虻班

⑤氣體燃料的熱值：導(dǎo)

V表示氣體燃料的體積，單位是米3（0?）；Q表示放出的熱量，單位是焦1J）；

q表示氣體燃料的熱值，單位使用焦/米（J加Do

（3）觀察常見(jiàn)燃料的熱值表

0小資料-------------------------------

表14.37?些燃料的熱值

燃料熱值燃料熱值

千木柴約1.2x107J/kg柒油4.3x10'J/kg

煙煤約2.9x107〃^煤油4.6x|07J/kg

無(wú)幗煤約3.4x]()7j/kg汽油4.6x107J/kg

焦發(fā)3.0x|07J/kg氧氣i.4xiOsJ/kg

木炭3.4xIO’j7kg焦?fàn)t煤氣約L7xl()7j/m3

酒材3.0x|07J/kg沼氣^1.9xlO7J/m,

【思考】①熱值表中，熱值最大的是哪種燃料？熱值最小的是哪種燃料？

②火箭上為什么用液態(tài)氫作燃料？

③熱值反映了燃料的什么性質(zhì)？不同燃料的熱值一定不同嗎？

【回答】①表中熱值最大的是氫，熱值L4X10"j/kg,熱值最小的是干木柴,

熱值1.2X10；J/kg。

②火箭上用液態(tài)氫作燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡蟆?/p>

③熱值是燃料的一種屬性，不同的燃料有不同的熱值（選填“相同”或“不

同”）。

【例題1】關(guān)于燃料的熱值，下列說(shuō)法正確的是（D）

A.熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料燃燒放出的熱量

B.10kg木炭比1kg木炭的熱值大

C.熱值大的燃料比熱值小的燃料燃燒時(shí)放出的熱量多

D.燃料燃燒時(shí)放出熱量的多少與是否完全燃燒有關(guān)

【解析】熱值是燃料的一種屬性，同種燃料的熱值相同。燃料燃燒時(shí)放出的

熱量與是否完全燃燒、燃料的熱值和質(zhì)量都有關(guān)系，因此熱值大的燃料燃燒時(shí)放

出的熱量不一定多。故D正確。

【例題2】在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用煤氣灶將2kg的水從20℃加熱到100。水

吸收的熱量是J,若不計(jì)熱量損失，此過(guò)程需要完全燃燒kg的煤氣，

這是通過(guò)的方式增加了水的內(nèi)能。未使用完的煤氣的熱值（選填“變

大”“變小”或“不變”)[水的比熱容c水=4不XIO)/(kg?℃),煤氣的熱值q煤氣

=4,8X107J/kg]

【答案】6.72X1051.6X102熱傳遞不變

【詳解】將2kg水從20℃加熱到100℃,水吸收的熱量為

3

Q.s=c*m(t-to)=4.2X10J/(kg?℃)X2kgX(100℃-20℃)=6.72X10)

由題意可知，若不計(jì)熱量損失，則QQQ*6.72X10'J

由Q^nq可得，需要完全燃燒的煤氣質(zhì)量為

6.72X105；

■=1.6XlQ-2kg

4.2X3j/kg

水變熱，水吸收熱量、內(nèi)能增大，是通過(guò)熱，專遞改變物體的內(nèi)能。

燃料的熱值是燃料自身的一種性質(zhì)，與它是否完全燃燒沒(méi)有關(guān)系，若煤氣燃

燒不充分，其熱值不變.

探究二、熱機(jī)的效率

1.日常生活中的熱效率

【想一想】用煤氣灶燒水時(shí)，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全

部被水吸收嗎？

【分析討論】煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量；裝水的容黑吸收了一

部分能量；煤氣址本身也會(huì)吸收一部分能量；高溫的煙氣帶走了一部分能量；還

有一部分能量直接散失掉了，等等。水吸收的熱量只占煤氣完全燃燒放出熱量的

一部分,只有水吸收的熱量才是被有效利用的。

(1)熱效率(爐子、燃?xì)庠畹臒嵝实?

熱效率的概念：吸收的能量占燃料完全燃燒放出能量的比值。

_有效利用的熱量Q砌

11一燃料完全燃燒放出的熱量-二

(2)提高鍋爐中燃料熱效率的方法：

把煤磨成煤粉，增大與氧氣的接觸而積；把空氣吹進(jìn)爐膛增大送氧量。

2.熱機(jī)的效率

(1)熱機(jī)能量流向示意圖

廢氣帶走的能步

分析能量的流向：汽油在汽缸內(nèi)丕能（能/不能）完全燃燒，損失了一部分

能量；蛇帶走了一部分能量；熱機(jī)自身對(duì)外散熱,帶走了一部分能量；由于機(jī)

械傳動(dòng)等克服座擦要消耗一部分能量；愁抵自身吸收一部分能量，等等。

所以真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用功的能量只是燃料燃燒所釋放能量的一部分。只

有對(duì)外做有用功的能量是被有效利用的。

（2）熱機(jī)的效率

①定義：用來(lái)做有用功的這部分能量，與燃料完全燃燒釋放的熱量之比，叫

作熱機(jī)的效率。

Q仃用—W有用

②公式:或「二

③物理意義：熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)

時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，熱機(jī)的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少

的燃料，節(jié)約能源。

3.提高熱機(jī)效率的主要途徑

（1）盡量減少各種熱量損失，設(shè)法利用廢氣的能量。大型發(fā)電機(jī)常用蒸汽

輪機(jī)推動(dòng)，為了提高燃料的利用率，熱電站常利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來(lái)供熱。

（2）在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)。

（3）使用時(shí)，注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，

減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。

【例題3】如圖是某內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（C）

A.①是廢氣帶走的熱量B.該內(nèi)燃機(jī)是在壓縮沖程獲得動(dòng)力

C.該內(nèi)燃機(jī)的效率為28%D.改進(jìn)構(gòu)造減小摩擦可提高③所占百分比

【詳解】A.內(nèi)燃機(jī)的能量流向中，廢氣帶走的能量占比最大，所以③是廢

氣帶走的熱量，故A錯(cuò)誤；

B.內(nèi)燃機(jī)是在做功沖程獲得動(dòng)力，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯(cuò)誤；

C.該內(nèi)燃機(jī)的效率為100%-6%-30%-36%=28樂(lè)故C正確；

D.改進(jìn)構(gòu)造減小摩擦可提高機(jī)械效率，即提高有用機(jī)械能的占比，故D錯(cuò)

誤。

故選C。

【例題4】用煙煤燒水時(shí),將10kg的水從20℃加熱到100℃,燃燒了1.4kg

的煙煤。水的比熱容是4.2X103J/(kg?C),煙煤的熱值約為3Xl()7j/kg。試

求：

(1)水吸收的熱量是多少？

(2)1.4kg的煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？

(3)熱效率是多少？

(4)分析熱效率不高的兩種原因。

【答案】(1)3.36X103；(2)4.2X10J；(3)8%；(4)見(jiàn)解析。

【解析】(1)Q吸=cm2\t=4.2X10：'J/(kg-"C)XIOkgX(100-20)℃=3.36X106J

(2)Q汝=mq=1.4kgX3X10J/kg=4.2X10J

Q心3.36XICTJ

(3)昨-二=4.2X10J=8%

(4)熱效率不高的原因有：煙煤沒(méi)有完全燃燒，熱傳遞的過(guò)程中有熱量損失等。

探究三、從火車到火箭

閱讀教材《科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)?環(huán)境》一一從火車到火箭，了解熱機(jī)的發(fā)展

歷程。

1.蒸汽機(jī)

17世紀(jì)，人類發(fā)明了熱機(jī)。最早的熱機(jī)是蒸汽機(jī)。在鍋爐里把水燒成水蒸

氣，水蒸氣在汽缸里推動(dòng)活塞做功。原始的蒸汽機(jī)不便于使用，后來(lái)許多人對(duì)它

不斷改進(jìn)，其中貢獻(xiàn)最大的是英國(guó)人瓦特，他在1782年發(fā)明了往復(fù)式蒸汽機(jī)，

使蒸汽機(jī)成為可以廣泛使用的動(dòng)力機(jī)。

2.蒸汽輪機(jī)

電力工業(yè)的發(fā)展需要功率巨大的熱機(jī)來(lái)帶動(dòng)大型發(fā)電機(jī)。1884年出現(xiàn)的蒸

汽輪機(jī)滿足了這個(gè)需要。大型鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓水蒸氣直接噴射到汽輪機(jī)的葉

片上，使蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.內(nèi)燃機(jī)

交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展迫切需要比較輕便的熱機(jī)。于是，內(nèi)燃機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)燃機(jī)

有汽油機(jī)、柴油機(jī)兩大類。汽油機(jī)是1876年發(fā)明的，柴油機(jī)是1892年發(fā)明的。

內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)不需要攜帶很多水和煤，不但輕便，效率也提高了很多。

4.空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

早期的飛機(jī)是由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的。從上世紀(jì)40年代開(kāi)始，飛機(jī)上越來(lái)越

多地使用空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),它需要用大氣中的氧氣來(lái)助燃，向后噴出高速氣體，

從而獲得前進(jìn)的動(dòng)力。

火箭上使用的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)自帶燃料和氧化劑,工作時(shí)不需要空氣，可以在大

氣層外工作。

【例題5】2024年9月19日09時(shí)14分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征

三號(hào)乙運(yùn)載火箭與遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)，成功發(fā)射第五十九顆、六十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星

（如圖）。火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)—（選填“屬于”或“不屬于”）熱機(jī)?；鸺捎靡簯B(tài)

氫做燃料，是因?yàn)樗腲—大，燃料燃燒時(shí)將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

【答案】屬于，熱值，化學(xué)。

【解析】熱機(jī)是指各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將燃料

燃燒放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)屬于熱機(jī)。

用液氫作為燃料，是因?yàn)橐簹涞臒嶂递^大，與其它燃料相比，燃燒相同質(zhì)量

的液氫放出的熱量更多。

液態(tài)氫燃燒過(guò)程中，消耗燃料，放出熱量，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

【精講點(diǎn)撥】

1.熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料是否充分燃燒，燃料的質(zhì)量、體積均

無(wú)關(guān)系。

2.固體燃料的計(jì)算公式：Qq望，單位為焦/千克（J/kg）；氣體燃料的計(jì)算

m

公式：q￥，單位為

3

焦/米3（J/m）0

3.計(jì)算熱機(jī)效率的兩個(gè)公式n11或nT1，其本質(zhì)是相同的，有

Q總H總

用熱量就是有用能量。一般先利用公式Q放二qm或Q放二qV計(jì)算出燃料完全燃燒放出的

熱量Q放，再根據(jù)有用能量計(jì)算熱機(jī)的效率。

4.功率和效率是兩個(gè)完全不同的概念，也沒(méi)有聯(lián)系，功率反映機(jī)械做功的

快慢，熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)效率高的機(jī)械功率不一定大。

【課堂總結(jié)】

_[■①分類：固體燃料、液體燃料、氣體燃料.

燃料

燃料燃燒過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

廠?定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比.

熱

是燃料的一種特性.

機(jī)I

熱值

的②公式：固體（7=算氣體q=￥

效

率一③單位:焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3）

「①熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功的這部分能量，

與燃料完全燃燒放出的熱量之比.

熱機(jī)的

效本——②公式：ri=X100%

③提高熱機(jī)效率的方法：利用廢氣的能量、

.減少機(jī)械摩擦、盡量使燃料充分燃燒等.

【課堂練習(xí)】

1.關(guān)于燃料及其熱值，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.沒(méi)有燃燒的燃料，其熱值等于零

B.燃料的熱值與其質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)

C.燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大

D.燃料燃燒時(shí)溫度越高，放出的熱量越多

【答案】Bo

【解析】ABC.1kg某種燃料完全燃燒放出的能量，叫做這種燃料的熱值，

熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均

無(wú)關(guān)，故AC錯(cuò)誤，B正確；

D.由Q二mq可知，燃料燃燒放出的熱量與熱值和質(zhì)量有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)，D

錯(cuò)誤。

所以選B.

2.2022年11月，神舟十五號(hào)載人火箭將了名航天員送入中國(guó)空間站。下

列關(guān)于神舟十升空過(guò)程中分析正確的是（）

A.神舟十五號(hào)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)不是熱機(jī)

B.神舟十五號(hào)火箭利用氫做燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡?/p>

C.神舟十五號(hào)火箭對(duì)氫能的利用效率可以達(dá)到100%

D.神舟十五號(hào)火箭加速升空過(guò)程中機(jī)械能守恒

【答案】Bo

【解析】A.神舟十五號(hào)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)把燃燒燃料時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化

為機(jī)械能，因此屬于熱機(jī)，故A錯(cuò)誤；

B.火箭選用液態(tài)作氫燃料是因?yàn)闅涞臒嶂荡螅c質(zhì)量相同的其它熱值小的

燃料相比，氫燃燒能放出更多的熱量，故B正確；

C.氫燃燒產(chǎn)生的熱量并不能被火箭完全利用，一部分轉(zhuǎn)化成火箭的內(nèi)能，

使火箭溫度升高，還有一部分散失在周圍環(huán)境，因此火箭對(duì)氫能的利用效率小干

100%,故C錯(cuò)誤；

D.神舟十五號(hào)火箭加速升空的過(guò)程中，質(zhì)量不變（忽略燃料質(zhì)量的變化），

速度增大，動(dòng)能增大，高度增大，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，

因此機(jī)械能增大，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

3.小越參加一次長(zhǎng)跑，身體消耗的能量為6.6X10%這些能量相當(dāng)于完全

燃燒0.55kg的干木柴才能得到，則干木柴的熱值為J/kg,如果用掉一

半后，干木柴的熱值將（選填“變大”“變小”或“不變”

【答案】1.2X107；不變。

【解析】干木柴的熱值為q含二端粉=L2X10，J/kg

熱值是燃料的特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量無(wú)關(guān)，用

掉一半后，干木柴的熱值仍為L(zhǎng)2X