§2.3熱機(jī)效率學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解熱機(jī)的效率概念，了解不同熱機(jī)的效率值；2了解情況熱機(jī)的使用對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)和給環(huán)境帶來(lái)的影響；3通過(guò)與機(jī)械效率對(duì)比，進(jìn)一步體會(huì)效率概念，感悟效率是評(píng)價(jià)投入、產(chǎn)出比的基本方法。 知識(shí)點(diǎn)一：熱機(jī)效率1熱機(jī)的效率定義：我們把熱機(jī)所做的_ 與所用燃料 燃燒釋放的熱量的_叫做熱機(jī)的效率。2公式： 。3知識(shí)拓展（1）由于燃料的優(yōu)劣、內(nèi)燃機(jī)汽缸與活塞的密封程度等原因，熱機(jī)不可能將燃料完全燃燒，這必將有一部分能量損失。不過(guò)，這種損失很少，通常稱為燃燒損失。（2）熱機(jī)的效率總是小于1的，汽油機(jī)的效率約為2640，柴油機(jī)的效率約為3445。（3）柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的效率高，主要是因?yàn)椴裼蜋C(jī)的構(gòu)造和工作過(guò)程與汽油機(jī)不同，柴油機(jī)在壓縮沖程中的壓縮比比汽油機(jī)的壓縮比大，使得燃料燃燒更充分所致。（4）提高熱機(jī)效率的主要途徑使燃料充分燃燒；盡量減少各種熱量損失；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；使用時(shí)，注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙，減小因克服摩擦力而額外消耗的功?！镜淅?】（2015宜昌）為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施不能提高效率的是（ ）   A盡量使燃料充分燃燒        B盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦   C盡量減少?gòu)U氣帶走的熱量      D 盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間 【跟蹤練習(xí)1】熱機(jī)效率的高低，決定（）A熱機(jī)功率的大小，功率越大熱機(jī)效率越高B熱機(jī)的燃料的熱值，燃料熱值大的放出熱量多，效率就高C熱機(jī)對(duì)然料的利用率，利用率高的熱量損失少，效率就高D熱機(jī)做功本領(lǐng)，做功本領(lǐng)大的效率就一定高知識(shí)點(diǎn)二：熱機(jī)的利用與環(huán)境2.1 改變世界的熱機(jī)1.從18世紀(jì)60年代開始，以蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用為代表的“蒸汽機(jī)時(shí)代”，極大地推動(dòng)了人類的第一次工業(yè)革命。2.近幾百年來(lái)，為提高機(jī)械效率，科學(xué)家、工程師們以極大的熱情去探索、創(chuàng)新，使熱機(jī)技術(shù)日趨成熟，熱機(jī)應(yīng)用更加廣泛。3.今天，正是利用各種熱機(jī)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能使人類邁入電氣化的時(shí)代。2.2 地球就在我們手中1.大氣污染熱機(jī)燃料在燃燒過(guò)程中放出一定量的有毒氣體和粉塵，有害人體健康和動(dòng)植物的生長(zhǎng)，且產(chǎn)生的酸雨有害于農(nóng)、林、漁業(yè)。2.熱污染熱機(jī)排出的二氧化碳引起溫室效應(yīng)，對(duì)地球的熱平衡有較大影響。也是城市熱島效應(yīng)的元兇之一。3.噪聲污染4.環(huán)境保護(hù)措施（1）利用綠色能源（2）研究和開發(fā)低能耗、少污染的高性能熱機(jī)（3）改進(jìn)燃燒設(shè)備，消除煙塵（4）提高燃料的綜合利用，采取集中供暖（如北方冬天的取暖設(shè)備中，就是采用鍋爐燒水產(chǎn)生的高溫水蒸氣通過(guò)各家各戶的散熱管集中供暖，減少了大氣污染，提高了燃料的利用率。）（5）在內(nèi)燃機(jī)排氣管上安裝消音器，以減少噪聲污染【典例2】下列關(guān)于熱機(jī)和環(huán)境保護(hù)的說(shuō)法中正確的是（ ）A熱機(jī)的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染 B所有的熱機(jī)都是用汽油作燃料C汽車排出的尾氣都是有毒氣體 D熱機(jī)所產(chǎn)生的噪聲，可以被熱機(jī)上的消聲器完全消除【跟蹤練習(xí)2】隨著人們物質(zhì)生活水平逐步提高，農(nóng)村的廚灶發(fā)生了革命性的變化。煤球爐. 沼氣灶和液化氣灶等灶具已走進(jìn)家庭。燃燒煤. 液化氣都是將             能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；液化氣與煤相比，熱學(xué)方面突出的優(yōu)點(diǎn)是_；環(huán)保方面突出的優(yōu)點(diǎn)是_。A對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)題組一：熱機(jī)效率的理解1.關(guān)于熱機(jī)，下列說(shuō)法正確的是(     )A效率越高的熱機(jī)功率也越大B汽油機(jī)和柴油機(jī)均屬于熱機(jī)，工作時(shí)它們的點(diǎn)火方式是相同的C汽油機(jī)工作時(shí)汽油在汽缸里燃燒，其內(nèi)能增大D使用熱值高的燃料可提高熱機(jī)的效率2.兩臺(tái)熱機(jī)，甲的效率比乙的低，其含義是（）A甲熱機(jī)比乙熱機(jī)做的有用功多B甲熱機(jī)比乙熱機(jī)消耗的燃料多C在做有用功相同的條件下，甲消耗的燃料多D在做有用功相同的條件下，甲損失的能量少3.甲汽油機(jī)的熱機(jī)效率比乙汽油機(jī)的熱機(jī)效率高,這表明  ( )A.甲做功比乙多B.甲做功比乙快C.甲消耗的汽油比乙少D.以相同的牽引力行駛相同的路程,乙消耗的汽油多4.柴油機(jī)燃燒相同的燃料，輸出的機(jī)械能越多，表明柴油機(jī)越節(jié)能是否節(jié)能，是衡量機(jī)器性能好壞的重要指標(biāo)，關(guān)干柴油機(jī)尾氣的溫度跟柴油機(jī)性能之間的關(guān)系，你認(rèn)為正確的是（）A尾氣的溫度越高，柴油機(jī)性能越好      B尾氣的溫度越低，柴油機(jī)性能越好C尾氣的溫度高低與柴油機(jī)性能好壞無(wú)關(guān)  D以上說(shuō)法都不正確5.一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)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(jī)械損耗占10%，則它的機(jī)械效率為                  6.（多選）某同學(xué)為提高熱機(jī)效率提出了四種辦法，其中正確的是A盡量減少各種熱損失B盡量減少克服摩擦額外消耗的功C盡量減少輸出功D盡量使燃料充分燃燒題組二：熱機(jī)效率的計(jì)算7.“五一”假期，小明一家驅(qū)車外出旅游。當(dāng)汽車以108km/h的速度在高速公路上勻速直線行駛時(shí)，汽車受到的阻力是整車重的0.08倍，效率為40。已知汽車整車質(zhì)量為1375kg，油箱容積為50L。（汽油熱值q=3.3×107J/L，g=10N/kg)（1）這時(shí)汽車牽引力做功的功率是多少？（2）該車加一滿箱汽油，按照以上速度最多可以勻速直線行駛多遠(yuǎn)的路程？8.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能與品質(zhì)。某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)，當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí)，最低油耗可達(dá)240g/kw·h。求：（q柴油=4.3×107J/kg）（1）“240g/kw·h”表示汽車獲得1kw·h的有用功最低需消耗          g柴油。（2）該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少？9.東風(fēng)悅達(dá)汽車是鹽城市最大的汽車生產(chǎn)企業(yè)。該廠某型號(hào)車在車型測(cè)試中，在一段平直的公路上勻速行駛50km，受到的阻力是1.0×103N，消耗燃油4×103m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度0.8×103kg/m3，熱值q4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）汽油完全燃燒放出的熱量是多少？（3）該專用車的熱機(jī)效率是多少？10.春節(jié)期間，小麗同學(xué)一家駕車沿高速公路到某地旅游，路程為360km所用時(shí)間為10h，假設(shè)轎車是勻速行駛，且受到的阻力為500N，用了20kg汽油汽油的熱值為4.6×107J/kg求：（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少？（2）汽油機(jī)的效率是多少？ 11.一輛汽車的功率為30kw，以15m/s的速度在平直的公路上行駛了138km，汽車的牽引力是多大？若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是30，通過(guò)這段路程要消耗多少kg的汽油？（汽油的熱值是4.6×107J/kg）12.安徽江淮汽車有限公司是一家大型的汽車生產(chǎn)基地。該廠某型號(hào)專用車在車型測(cè)試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×103m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度0.8×103kg/m3，熱值q4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）燃油放出的熱量。（3）該專用車的熱機(jī)效率是多少13.隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來(lái)越多地走進(jìn)了百姓人家。一輛使用汽油為燃料的小汽車，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為20 kW。若小汽車行駛的距離為100km，汽油的熱值g=4.6×107J/kg，小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25。  求小汽車在這段路程中： (1)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；  (2)發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；  (3)消耗汽油的質(zhì)量。B 深化訓(xùn)練提高能力技巧14.液化石油氣的熱值高達(dá)4.6×107J/kg，一些不法商販為謀取暴利，常將液化石油氣與價(jià)格低廉、熱值僅為2.9×107J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶?jī)?nèi)銷售給客戶質(zhì)監(jiān)局對(duì)某液化石油氣站銷售的瓶裝燃?xì)膺M(jìn)行檢測(cè)：將質(zhì)量為100kg、初始溫度為31的水裝入容器內(nèi)，用高效爐灶燃燒瓶?jī)?nèi)燃?xì)饧訜崛萜髦械乃敝?00恰好沸騰，瓶?jī)?nèi)燃?xì)庀牧?.84kg通過(guò)高效爐灶，水能吸收燃?xì)馔耆紵尫艧崃康?5 %已知水的比熱容為c水=4.2×103J/(kg·），問(wèn)：(1）瓶?jī)?nèi)燃?xì)獾臒嶂凳?#160;           。(2）該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣有無(wú)摻混二甲醚？           15.某品牌太陽(yáng)能熱水器的容積為100L，其裝滿水后在太陽(yáng)的照射下水溫從20的升高到40，不計(jì)熱量的散失（1）求熱水器中的水吸收的熱量水的比熱容c=4.2×103J/（kg）（2）要完全燃燒多少體積的煤氣可以產(chǎn)生相同的熱量？（煤氣的熱值q=4.0×107J/m3）16.某學(xué)習(xí)小組同學(xué)想研究酒精燈燒水時(shí)的熱效率他們用酒精燈給100g的水加熱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間測(cè)得水溫升高了60、消耗了4.2g酒精已知：水的比熱容為4.2×103J/（kg），酒精的熱值為3×107J/kg求：（1）此過(guò)程中水吸收的熱量；（2）4.2g酒精完全燃燒放出的熱量；（3）酒精燈燒水時(shí)的熱效率17.某家庭用燃?xì)鉄崴鲗①|(zhì)量為100kg、溫度為20的自來(lái)水加熱到50，消耗的天然氣體積為1m3（假設(shè)天然氣完全燃燒）。已知水的比熱容為4.2×103J/(kg.)，天然氣的熱值為3.2×107J/m3。求（1）天然氣完全燃燒放出的熱量； （2）水吸收的熱量； （3）該熱水器工作的效率。18.探明中國(guó)南海海底有大量的可燃冰已知可燃冰的熱值比煤氣的熱值大得多，則無(wú)完全燃燒相同質(zhì)量的可燃冰和煤氣，燃燒_放出的熱多1kg的可燃冰，燃燒一半后，剩余可燃冰的熱值_（選填“變大”、“變小”或“不變”）19.行駛中的汽車在緊急剎車時(shí)，剎車片會(huì)發(fā)燙這是通過(guò)       的方式增加了物體的內(nèi)能，若汽車行駛過(guò)程中消耗汽油2kg,，這些汽油完全燃燒時(shí)放出_J的熱量。(汽油熱值4.6×107J/kg)    20.某型號(hào)小轎車油箱的容積是60升，所用的燃料是密度為0.71×103kg/m3的汽油。（1）該車油箱最多能裝多少kg的汽油？（2）如果該車的總質(zhì)量是1500kg，4個(gè)車輪的輪胎對(duì)地面的壓強(qiáng)都是2×105Pa，求車的總重量是多少？車與地面接觸的總面積是多少(g取10N/kg)？（3）該車以20m/s的速度勻速行駛100km時(shí)消耗的燃料是5kg，如果汽油的熱值是4.6×107J/kg，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是12kW，求有用功和發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率分別是多少（保留百分整數(shù)）？參考答案典例1、D 跟蹤練習(xí)、C例2跟蹤練習(xí)：化學(xué)  熱值大  環(huán)境污染小課后作業(yè)1、C 2、 C3、D4、B 5、 35%   6、ABD 7、（1）33000W （2）600km8、（1）“240g/kw.h”表示汽車獲得1kw.h的有用功最低需消耗240g柴油。（2）240 g柴油完全燃燒放出的熱量為Q=mq=1.032×107J       發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的機(jī)械能為W有=1kw.h=3.6×106J               發(fā)動(dòng)機(jī)的效率=W有/Q=34.9%                           9、解：（1）因?yàn)閷Ｓ密噭蛩傩旭?，所以牽引力Ff1.0×103N  牽引力做的功WFs1.0×103N×50×103m 5×107J （2）消耗燃油的質(zhì)量：mV0.8×103kg/m3×4×103m33.2kg 燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量：Qmq3.2kg×4×107J/kg1.28×108J  （3）熱機(jī)效率W/ Q5×107J /1.28×108J39%  10、 解：（1）轎車勻速行駛時(shí)，牽引力等于受到的阻力， 轎車牽引力做的功為W=Fs=fs=500N×3.6×105m=1.8×108J；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是P=w/t=1.8×108J/(10×3600s)=5×103W；（2）汽車完全燃燒放出的熱量Q放=mq=20kg×4.6×107J/kg=9.2×108J；= w/t=1.8×108J/（9.2×108J）×100%=19.6%20%；11、【解析】由功率公式，可以得出從而解出小汽車的牽引力=2×103N熱機(jī)的輸出功為有效利用部分，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能為總功，兩者的比值即為熱機(jī)的機(jī)械效率，即，通過(guò)變形即可求出燃料質(zhì)量的公式為，所以=2kg12、【解析】（1）由二力平衡知識(shí)可得汽車的牽引力等于受到的阻力F=3.0×103N，s="5.6" km根據(jù)功計(jì)算公式W=Fs =3.0×103N·5600m =1.68×107J 。（2）=0.8×103kg/m3，V=1.5×103m3，可計(jì)算出燃油質(zhì)量m=V=0.8×103kg/m3×1.5×10-3m3="1.2" kg，燃油的熱值q4×107J/kg，可計(jì)算出燃油放出的熱量Q=" mq" ="1.2" kg×4×107J/kg =4.8×107J。（3）熱機(jī)效率為所做有用功與消耗總能量的比值，=" W/" Q=1.68×107J/4.8×107J="0.35=35%" 。 考點(diǎn)：二力平衡，公式W=Fs、m=v、 Q=" m" q、=" W/" Q的運(yùn)用。13、（1）、（）；（2）；（3）、14、（1）2.898 X 107 J   （2）摻混二甲醚15、 解：（1）太陽(yáng)能熱水器中的水質(zhì)量：m=V=103kg/m3×100×103m3=100kg，水吸收的熱量：Q吸=cm（tt0）=4.2×103J/（kg）×100kg×（4020）=8.4×106J；（2）由于不計(jì)熱量的散失，則Q吸=Q放，由Q放=qV可得：V=0.21m316、17、 18、可燃冰；不變19、 做功    9.2×10720、（1）（2）（3）  發(fā)動(dòng)機(jī)的效率9 / 9