热机的效率热机的效率第十四章第十四章 第第节节柴薪柴薪煤炭煤炭石油石油天然气天然气从哪里获得内能？从哪里获得内能？不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？的放热本领强呢？经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值热值这个这个概念来表示概念来表示燃料放出热量的本领燃料放出热量的本领。一、燃料的热值一、燃料的热值想想议议想想议议某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的叫做这种燃料的热值热值( q )。国际单位：国际单位：焦每千克焦每千克；符号：；符号：J/kg。气体燃料的单位：气体燃料的单位：焦每立方米；焦每立方米；符号：符号：J/m3。1热值热值热值在数值上等于热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出某种燃料完全燃烧放出的热量。的热量。（1）定义）定义（2）物理意义）物理意义 （3）单位）单位燃料燃烧放热公式：Q放 =mq注意：对气体燃料热值是指：1m3燃料完全燃烧放出的热量 .单位：J/m3气体燃料燃烧放热公式：Q=Vq一些燃料的热值：一些燃料的热值：(7.18.8) 10 /(J10 /(Jm m ) )天然气天然气3.010 /(J10 /(Jkg )kg )酒精酒精约约3.910 /(J10 /(Jkg )kg )煤气煤气3.410 /(J10 /(Jkg )kg )木炭木炭1.410 /(J10 /(Jkg )kg )液态氢液态氢3.010 /(J10 /(Jkg )kg )焦炭焦炭4.610 /(J10 /(Jkg )kg )汽油汽油约约3.410 /(J10 /(Jkg )kg )无烟煤无烟煤4.610 /(J10 /(Jkg )kg )煤油煤油约约2.910 /(J10 /(Jkg )kg )烟煤烟煤3.310 /(J10 /(Jkg )kg )柴油柴油约约1.210 /(J10 /(Jkg )kg )干木柴干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3q q酒精酒精=3.0=3.0107 J/kg ，它表示的，它表示的物理意义物理意义是：是：1kg1kg 酒精完全燃烧放出的热量是酒精完全燃烧放出的热量是 3.03.010107 7 J J为什么发射火箭上天要用氢做燃料？为什么发射火箭上天要用氢做燃料？3有关燃料燃烧放热的计算有关燃料燃烧放热的计算想一想想一想根据热值表，计算一下根据热值表，计算一下10吨吨氢氢完全燃烧放出完全燃烧放出多少焦耳的热量？多少焦耳的热量？再算算，若用再算算，若用干木柴干木柴完全燃烧来获得这些热完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？量，需要多少吨干木柴？查表可知：氢的热值是查表可知：氢的热值是1.4108 J/kg查表可知，干木柴的热值是查表可知，干木柴的热值是1.2107 J/kgQ 放放 = mq =10103 kg1.4108 J/kg =1.41012 J需要干木柴需要干木柴的质量的质量约约120吨吨干木柴干木柴完全燃烧放出的热量等于完全燃烧放出的热量等于10吨吨氢完全燃烧放出的热量。氢完全燃烧放出的热量。练习：1kg烟煤完全燃烧可以放出多少热量？这些热量全部被水吸收，可以把多少千克20的水烧开？（q烟煤=2.9107J/kg）解： Q放=mq =1kgX2.9107J/kg =2.9107J由Q=cm t得，得，m =Qc t=86.31kg在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？释放的能量都到哪里去了？无用的无用的机械机械能能有用机械能有用机械能二、热机的效率二、热机的效率想一想想一想燃气燃气内能内能损失的内能损失的内能热量损失1燃料未能完全燃烧燃料未能完全燃烧;2 废气带走很大一部分能量：废气带走很大一部分能量：排气冲程废气的温度较高，内能较大排气冲程废气的温度较高，内能较大;3 一部分能量消耗在散热上一部分能量消耗在散热上冷却水带走能量。冷却水带走能量。4 克服摩擦做功克服摩擦做功活塞和曲轴在运动时克服摩擦做功。活塞和曲轴在运动时克服摩擦做功。能量流向图不完全燃烧1 定义：用来做有用功的那部分能量与燃料定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量完全燃烧所释放的能量之之比。比。2 公式：公式：=热机效率:用来做有用功（用来做有用功（Q有用有用）燃料完全燃烧所释放的能量燃料完全燃烧所释放的能量(Q总总)100%热机的效率热机的效率1、定义：在热机里、定义：在热机里 的那的那 部分能量跟部分能量跟 的能的能 量之比，叫做热机的效率。热机的效率量之比，叫做热机的效率。热机的效率 都都 。用来做有用功用来做有用功燃料完全燃烧所获得燃料完全燃烧所获得小于小于12、热机在工作过程中造成能量损失的因素有：、热机在工作过程中造成能量损失的因素有： 燃料很难全部燃烧；燃料很难全部燃烧； 排出的废气带走能量排出的废气带走能量； 热机部件要散热热机部件要散热； 克服运转机件之间的摩擦消耗能量克服运转机件之间的摩擦消耗能量。热机的效率热机的效率2、热机在工作过程中造成能量损失的因素有：、热机在工作过程中造成能量损失的因素有： 燃料很难全部燃烧；燃料很难全部燃烧； 排出的废气带走能量排出的废气带走能量； 热机部件要散热热机部件要散热； 克服运转机件之间的摩擦消耗能量克服运转机件之间的摩擦消耗能量。3、提高热机效率的方法：、提高热机效率的方法： 尽量让燃料充分燃烧；尽量让燃料充分燃烧； 设法利用废气的能量设法利用废气的能量； 减少能量损失减少能量损失； 保证良好的润滑保证良好的润滑。热机的效率热机的效率4、减少大气污染的措施：、减少大气污染的措施： 改进改进燃烧设备燃烧设备；采取；采取集中供暖集中供暖； 城市普及城市普及煤气煤气和和天然气天然气的使用；的使用； 在内燃机的排气管在内燃机的排气管安装消声器安装消声器。热机与环境：热机与环境：污染污染大气污染大气污染热污染热污染噪声污染：噪声污染：热岛效应热岛效应温室效应温室效应热机及以热机为动力热机及以热机为动力的机器产生的噪声的机器产生的噪声1.内燃机的四个冲程中有两个冲程发生了能量的转内燃机的四个冲程中有两个冲程发生了能量的转 化：一化：一 是压缩冲程，二是是压缩冲程，二是 冲程。虽然冲程。虽然汽油汽油 和柴油都是内燃机的工作物质，但是相同质量的汽和柴油都是内燃机的工作物质，但是相同质量的汽 油和柴油完全燃烧时放出的热量却油和柴油完全燃烧时放出的热量却 。2.柴油机上安装了一个笨重的飞轮，这是为了柴油机上安装了一个笨重的飞轮，这是为了 。做功做功不同不同利用飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程利用飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程3.转速为转速为1800r/min的四冲程内燃机，每秒经过的四冲程内燃机，每秒经过 个冲程，做功个冲程，做功 次。若该内燃机次。若该内燃机 的功率为的功率为9000W，则一次做功，则一次做功 J。60156001.热机是把 转化为 的装置。2.在汽油机的四个冲程中，将机械能转化为内能的是 冲程，将内能转化为机械能的是 冲程。3.干木材的热值是1.2107 J/Kg，它的物理意义是 。要放出 3.6107 J的热量，需要完全燃烧 Kg的干木材。我能行内能机械能压缩做功1Kg干木材完全燃烧放出的热量是1.2107 J3 蒸汽机的效率只有蒸汽机的效率只有6%15% 汽油机的效率为汽油机的效率为 20%30%柴油机的效率为柴油机的效率为30%45%C1对于燃料的热值，下列说法中，属于正确对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是理解的是 ( ) A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比比 B燃料没燃烧时就没有热值燃料没燃烧时就没有热值C就某种确定的燃料而言，它的热值是一个就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，确定的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关无关D容易燃烧的燃料热值一定大容易燃烧的燃料热值一定大练一练练一练2已知干木柴的热值是已知干木柴的热值是1.2107 J/kg，完全燃，完全燃烧烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到升高到70 ？已知水的比热容为？已知水的比热容为4.2103 J/(kg)。练一练练一练Q = 1.2107 J/kg0.7 kg = 8.4106 Jm =Qc(t - -t0) 8.4106 J 4.2103 J/(kg)(70 - -20 ) = = 40 kg解：3. 关于热机效率，下列说法正确的是：关于热机效率，下列说法正确的是：( ) A热机效率越高，即热机做的有用功多热机效率越高，即热机做的有用功多 B热机效率越高，即热机的功率越大热机效率越高，即热机的功率越大 C要提高热机效率，就要尽量减少各种能量要提高热机效率，就要尽量减少各种能量 损失，并且要保证良好的涧滑损失，并且要保证良好的涧滑 D提高热机效率，有利于环保减排提高热机效率，有利于环保减排 C D练一练练一练4一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占汽缸散热损失占25，废气带走的能量占，废气带走的能量占30，摩擦等机械损耗占摩擦等机械损耗占10，则内燃机的热机效率为，则内燃机的热机效率为_。 35%练一练练一练5.某热机的效率为某热机的效率为20，这表明做，这表明做100J的有用功时：的有用功时：A、要消耗、要消耗20J的燃料内能的燃料内能B、要向外散失、要向外散失80J的热量的热量C、要消耗燃烧后能放出、要消耗燃烧后能放出500J内能的燃料内能的燃料D、要消耗、要消耗80J的燃料内能的燃料内能6.一台汽油机的功率为一台汽油机的功率为7350W，它每小时消耗的汽，它每小时消耗的汽油为油为2.5kg，这台汽油机的效率为多大？（汽油的热，这台汽油机的效率为多大？（汽油的热值为值为4.6107J/kg）解：Q有=W=Pt=7350w3600s=2.646107JQ总=Q放=mq=2.5kg4.6107J/kg=1.15108J作业题某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在1min内用去酒精内用去酒精5g，被加工的质量为，被加工的质量为36g的铜饰的铜饰品温度从品温度从20上升到上升到1070 。 已知：已知：C铜铜=0.39103J/（kg） ， q酒精酒精=3.0107J/kg 求求：（：（1）铜饰品吸收的热量是多少？）铜饰品吸收的热量是多少？（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？）酒精完全燃烧放出的热量是多少？（3）酒精喷灯的效率是多少？）酒精喷灯的效率是多少？什么是什么是燃料的燃料的热值？热值？燃料完全燃料完全燃烧时放燃烧时放出热量如出热量如何计算何计算? ?提高热机提高热机的效率与的效率与节能环保节能环保课堂小结课堂小结1.四冲程汽油机的工作过程由四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的四个冲程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是由机械能转化为内能的是( )冲程冲程,做功冲程是做功冲程是( )能转化为能转化为( )能能. 3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ).柴油机吸入汽缸的是柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ). 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒钟对外做功则它每秒钟对外做功( )次次. 课堂练习课堂练习: :吸气压缩 做功排气压缩内机械汽油和空气的混合物点燃式压燃式30空气 5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？ 6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？ 7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？ 8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？、排气后，下一个工作过程是什么冲程？ 9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？ 答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。 答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。答：吸气冲程答：吸气冲程 答：通常是先接通了启动机答：通常是先接通了启动机(电动机电动机)，用启动机带动活塞动起，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。手柄带动活塞起动。课堂练习:格物致理31835941qq.com第三节第三节 比热容比热容