| 热机（2） |
主编：黄冈中学物理集体备课组
三、燃料的燃烧是一种化学反应．燃料在燃烧时将化学能转化为内能，燃料可分为固体燃料（如木柴）、液体燃料（如汽油）、气体燃料（如天然气）．
思考：相同质量的不同燃料燃烧时释放的内能相等吗？
四、热值（q）
1、定义：1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量．
2、物理意义：燃料的热值是燃料的一种热学属性，与燃料的质量或燃烧是否完全无关，只与燃料的种类有关，确定的燃料有确定的热值，不同燃料的热值一般不同．
3、单位：J/kg
思考：
q干木柴=1.2×107J/kg，q煤气=3.9×107J/m3表示什么含义呢？
q干木柴=1.2×107J/kg：1kg的干木柴完全燃烧时放出的热量为1.2×107J．
q煤气=3.9×107J/m3：1m3的煤气完全燃烧时放出的热量为3.9×107J．
4、燃料燃烧时释放热量的计算．
燃料完全燃烧放出的热量：Q=qm(qv)
思考：
某人用煤气炉烧开一壶水，壶内有2kg、20℃的水，在标准大气压下将其烧开需要多少热量？实际上，煤气表走了0.03m3这些煤气完全燃烧放出多少热量？（q煤气=3.9×107J/m3）
Q吸=cm△t=4.2×103×2×(100－20)J=6.72×105J
Q放=qV=3.9×107J/m3×0.03m3=1.17×106J
5、如何提高燃料的利用率
影响燃料利用率的因素有两个：一是燃料很难完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失较多，只有一部分热量被有效利用．针对这两个因素，为了提高燃料的利用率，在固体燃料燃烧时，可将燃料磨成粉，燃烧时加大送风量，使燃料充分燃烧；另外要加大受热面，以减少烟气带走的热量}采用城市集中供暖、供热等方式也可以提高燃料的利用率．
五、热机使用过程中的能量损失
1、燃料未完全燃烧
2、废气带走了较多内能
3、散热损失
4、克服摩擦做功
即：燃气推动活塞做有用功的能量只是燃料完全燃烧放出能量的一部分．
六、热机的效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量的比值．
蒸汽机：6%～15%
汽油机：20%～30%
柴油机：30%～45%
热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好．
七、提高热机效率的途径
虽然热机的效率不高，但作为一种动力机器，热机在日常生活和生产中仍然有着非常广泛的应用，因此我们要不断更新技术，设法减少热机中的能量损失，以提高热机的效率．针对热机能量损失的主要途径，可采用以下方法和途径来提高热机的效率．
①在设计和制造上进行不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率．
②正确使用，注意保养，例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零部件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气．
③充分利用废气带走的能量，例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站，燃料的利用率将大大提高．
例1、关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料完全燃烧时，它的热值最大
B．燃料没有燃烧时热值为零
C．燃料燃烧时放出的热量越多，热值就越大
D．燃料的热值与燃烧情况无关
答案：D
例2、如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η等于（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：B
例3、小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg、20℃的水烧开．(标准大气压下)
(1)小明家每天烧水、做饭需要多少热量?
(2)如果普通煤的热值为3×103J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克煤?
(3)小明家实际平均每天要烧4块蜂窝煤．按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么?
(4)从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么?
解：
(1)Q=cm△t=4.2×103×30×(100－20)J=1.008×107J
(2)
(3)煤炉效率低的原因：煤不能完全燃烧，热量散失严重
(4)煤炉的缺点还有：产生废渣、废气，会污染环境
小结：
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