14.2熱機的效率知識點1燃料的熱值1、燃料：可以燃燒的物質叫燃料。燃料分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。燃料在燃燒過程中，儲存在燃料中的化學能轉化為內能。2、比較質量相同的不同燃料充分燃燒時放出的熱量①控制變量法：實驗中，控制燃燒燃料的質量相同，水的質量和初溫相同，通過比較燃料燃盡后水溫的變化得出結論。②轉換法：實驗中，用水吸收的熱量來表示燃料燃燒放出的熱量。結論：用相同質量的煤油和萊籽油燃燒后加熱相同質量的水，由數據可知，燃料燃盡后用煤油加熱的水的溫度升高得多，說明燃燒相同質量的煤油和萊籽油，煤油燃燒放出的熱量多。3、燃料的熱值①概念：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫作這種燃料的熱值，熱值用字母q表示。②單位：焦每千克，符號是J/kg。③物理意義：熱值在數值上等于1kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量。如汽油的熱值為4.6x107J/kg它表示1kg的汽油完全燃燒時放出的熱量是4.6X107J。【注意】燃料的熱值與燃料的種類有關，每種燃料都有一個確定的熱值，不同燃料的熱值一般不同。4、燃料燃燒放出熱量的計算若用m表示固體、液體燃料的質量，用V表示氣體燃料的體積，用q表示燃料的熱值，用Q表示燃料完全燃燒時放出的熱量，則①固體、液體燃料完全燃燒時放出的熱量：Q放②氣體燃料完全燃燒時放出的熱量：Q放知識點2熱機的效率1、燃料的利用率①影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒；二是燃料燃燒放出的熱量大部分直接散失掉了，只有一少部分被有效利用。②熱效率：有效利用的熱量（被吸收的熱量）與燃料完全燃燒放出的熱量的比值叫做熱效率。公式：

η=2、熱機的效率①概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫作熱機的效率。②公式：

η=W有用Q放×100%①使燃料充分燃燒。②盡量減少各種熱量散失。③使用時，注意保養，定期檢査，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦做功而額外消耗的能量。④加強技術創新，采用先進的工藝和技術設計制造熱機。4、廢氣能量的利用在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。例如，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，建造了熱電站，這種既供電又供熱的熱電站，比起一般的火電站來，燃料的利用率大大提高。效率計算公式的選擇①燃料燃燒加熱：η=②燃料燃燒做功：η=③驅車：η=題型一對熱值的理解【例1】（23-24九年級上·廣東佛山·階段練習）將一瓶酒精用去二分之一，則剩余酒精的密度、比熱容和熱值（）A．酒精的密度、比熱容和熱值都不變B．酒精的密度、比熱容和熱值都變為原來的三分之二C．熱值不變，密度、比熱容變為原來的三分之二D．熱值變為原來的三分之二，密度、比熱容不變【變式1-1】（23-24八年級上·安徽安慶·階段練習）北京時間2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射，發射任務取得圓滿成功。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒越充分，其熱值就越大B．燃氣對火箭做功，燃氣的內能會增加C．高溫高壓的燃氣推動火箭升空把內能轉化為機械能D．用熱值大的燃料，就能提高熱機的效率【變式1-2】（24-25九年級上·全國·課前預習）關于燃料的熱值，下列說法正確的是（）A．熱值在數值上等于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放出的熱量多D．燃料燃燒時放出熱量的多少與是否完全燃燒有關【變式1-3】（21-22九年級上·河南駐馬店·期末）2020年9月21日13時40分，由中國航天科技集團研制的長征四號乙運載火箭再立新功，成功將海洋二號C星送入預定軌道，實現了國內運載火箭部件首次重復使用。如圖，長征四號乙運載火箭在剛發射加速升空的過程中，下列說法正確的是（）A．隨著火箭燃料的消耗，燃料的熱值變小 B．燃料燃燒得越充分，熱值越大C．燃料的機械能轉化為火箭的內能 D．燃氣對火箭做功，其內能會減小題型二熱值的相關計算【例2】（2024·山東濟寧·二模）2023年12月28日，中國南方航空公司的的一架空客A320，從廣州白云國際機場起飛，經過2小時20分鐘的飛行，平穩降落在濟寧大安機場，標志著濟寧大安機場正式通航。若飛機全程消耗5t航空煤油，則這些煤油完全燃燒放出的熱量為J；飛機外殼與空氣摩擦，溫度升高，這是通過的方式增加內能。（航空煤油的熱值為4×107J/kg）【變式2-1】（2024·安徽合肥·一模）如圖所示，“可燃冰”作為一種新型燃料，其熱值為，則完全燃燒g的“可燃冰”可以釋放出的熱量。【變式2-2】（2024·廣東清遠·一模）小明現有100kg干木柴，其熱值為，完全燃燒掉50kg干木柴后，剩下干木柴的熱值是J/kg，完全燃燒1kg干木柴放出的熱量是J。質量為10kg的水，溫度升高1℃，需要吸收J的熱量。（比熱容）【變式2-3】（2024·安徽宣城·一模）巴基斯坦的當地人利用傳統工藝從廢棄塑料里提煉出了燃料油。若從1噸廢棄塑料中能提煉出168kg燃料油，燃料油的熱值為，則這些燃料油完全燃燒時釋放出的熱量可以使kg的水溫度升高45℃。[水的比熱容為]【變式2-4】（2024·新疆烏魯木齊·一模）某組同學利用圖甲裝置研究某燃料熱值。先取少量燃料置于燃燒皿中，測出總質量為30g，點燃后對100g的熱水加熱4min立即熄滅燃料，再測得燃料和燃燒皿總質量為25.8g，并根據實驗數據繪制的水溫隨時間變化的圖像如圖乙中a線所示。（1）該實驗中水的沸點是℃，沸騰時水的溫度；（2）已知此過程中燃料均勻燃燒放熱，所放熱量僅60%能被水吸收，0~2min內水吸收的熱量為J，則該燃料的熱值為J/kg。（水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），整個過程中忽略水的質量變化）題型三對熱機效率的理解【例3】（2024·山東臨沂·一模）下列關于內能、比熱容、熱值和熱機效率的說法中正確的是（）A．用鐵鍋炒菜是利用了鐵的比熱容大的特點B．汽車長時間行駛輪胎會發熱，是通過做功來改變物體內能的C．如果煤炭燃燒不完全，其熱值會變小D．柴油機的功率一般比汽油機大，故柴油機的熱機效率也比汽油機大【變式3-1】（23-24九年級上·江蘇南通·階段練習）下列關于熱機，說法錯誤的是（）A．熱機功率越大，效率必定越高B．為了防止熱機過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性C．不斷創新和改進熱機結構，可以提高熱機效率，但熱機效率始終小于1D．四沖程汽油機的壓縮沖程，將機械能轉化為內能【變式3-2】（2024·湖南長沙·一模）科技小組自制了一個如圖所示火箭模型，空瓶的內側壁安裝了一個遙控電火花發生器。演示時從瓶口噴入霧狀酒精并蓋上錐形紙筒，按動電火花發生器的遙控器，紙筒立即飛出。下列分析正確的是（

）A．紙筒飛出后瓶內氣體的內能增加B．瓶內剩余酒精的熱值變小C．若瓶內的酒精完全燃燒，熱機效率將達到100%D．燃氣推動紙筒飛出的過程類似于內燃機的做功沖程【變式3-3】（23-24九年級下·山東青島·自主招生）關于熱機，下列說法正確的是（）A．熱機的效率越高，說明做功越快 B．使用熱值高的燃料，熱機做功多C．熱機的做功沖程，將內能轉化為機械能 D．柴油機和汽油機的點火方式是相同的【變式3-4】（24-25九年級上·全國·課后作業）用來做有用功的那部分能量和之比，叫熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標；目前熱機的效率還比較低，在熱機的能量損失中，帶走的能量最多，設法利用這部分能量，是提高熱機效率的重要措施。【變式3-5】（23-24九年級上·吉林·階段練習）某汽油機的能量流向圖如圖所示，請根據圖中給出的信息，計算出該汽油機的效率為。請寫出一條提高汽油機效率的方法：。題型四熱機效率的計算【例4】（23-24九年級下·山東泰安·期中）2023年5月28日，國產大飛機C919進行了首次商業飛行。飛機空機質量約45.7噸，最大商載18.9噸；油箱裝滿油，航空煤油的質量約20噸。飛機以250m/s的速度在高空中勻速飛行時每百公里耗油約500L，發動機的功率約。[航空煤油的密度為，熱值為]求：（1）飛機勻速飛行百公里發動機做的功；（2）此過程發動機的效率（保留1位小數）。【變式4-1】（23-24九年級下·江西景德鎮·期中）一輛小汽車牽引力功率為20kW。若某次在平直的高速公路上以25m/s的速度勻速行駛了1h，該過程中消耗了6.4kg的汽油（完全燃燒），已知汽油熱值，汽車做功效率的定義：汽車行駛過程中所做的有用功與汽油完全燃燒釋放的熱量之比。求（1）汽車牽引力做的功；（2）該汽車行駛過程中所受到的阻力f；（3）該汽車在此過程中的做功效率。【變式4-2】（23-24九年級上·廣東東莞·期中）冬天，小明家使用某款天然氣熱水器加熱20kg、初溫為5℃的水，他通過觀察燃氣表得知用掉了0.2m3的天然氣，同時他測量出水口溫度達到了55℃，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，q天然氣=3.5×107J/m3，求：（1）水吸收的熱量是多少？（2）該款熱水器的熱效率？【變式4-3】（23-24九年級上·山東菏澤·期中）如圖所示，網紅“木桶魚”是在木桶里放入高溫的鵝卵石，再加入質量為2kg、初溫為60℃的魚湯，鵝卵石放熱能使魚湯沸騰[在一標準大氣壓下，魚湯的比熱容和沸點視為和水相同c湯=4.2×103J/(kg·℃)]。氣壓看作標準大氣壓。求：（1）魚湯所吸收的熱量為多少；（2）若天然氣完全燃燒放出的熱量被鵝卵石全部吸收，而鵝卵石放出熱量的80%被魚湯吸收。求此過程需要燃燒多少m3天然氣？（q天然氣=3.5×104J/m3）【變式4-4】（23-24九年級上·湖北黃岡·期中）太陽能熱水器是把太陽能轉化為內能的設備之能，熱水器平均每小時接收8.4×107J的太陽能，在5小時的有效照射時間內，將熱水器中100kg、初溫為20℃的水升高到60℃。【水的比熱】求：（1）熱水器中的水吸收的熱量；（2）熱水器的效率；（3）若改用天然氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少m3的天然氣？（天然氣的熱值q=4×107J/m3，假設天然氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）題型五效率與功率【例5】（21-22九年級上·四川內江·期中）關于熱機的效率，下列說法正確的是（）A．熱機消耗的燃料越多，效率就越高B．熱機做的有用功越多，效率就一定越高C．熱機的功率越大，做功就越快，但效率卻不一定高D．改進技術，保證良好的潤滑，熱機效率可以達到100%【變式5-1】（22-23九年級上·廣東汕頭·階段練習）關于熱機的效率，下列說法不正確的是（）A．熱機的功率大，熱機效率不一定高B．熱機做的有用功越多，熱機效率一定越高C．熱機單位時間內消耗的燃料少，熱機效率不一定高D．功率與熱機效率無直接的關系【變式5-2】（22-23九年級上·北京·期中）關于熱機，下列說法中錯誤的是（

）A．汽油機的效率高于蒸汽機的效率B．熱機效率越高，它將內能轉化為機械能的比例越大C．熱機功率越大，它做功越快D．焦炭的熱值是3×107J/kg，完全燃燒200g的焦炭放出的熱量為6×109J【變式5-3】（2024·黑龍江哈爾濱·模擬預測）氫能源車的發動機工作時將液態氫轉化為氫氣在汽缸中燃燒。某次測試中，一輛氫能源車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，汽車發動機做的功為J，該發動機的效率為。（氫的熱值為）【變式5-4】（23-24九年級上·廣東廣州·期中）一輛汽車在平直公路上勻速行駛50min，消耗汽油7kg，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉化為機械能，汽油的熱值為，則汽車發動機的功率約為（）A．9.66kW B．96.6kW C．3.22kW D．32.2kW題型六比熱容、熱效率、壓強、功的綜合計算【例6】（2024·河北滄州·一模）隨著科技的發展，無人駕駛技術日趨成熟。如圖所示是利用5G網絡實現遠程駕駛的純電動汽車，其質量為1.5t，車輪與路面接觸的總面積為，該車在水平路面上勻速直線行駛24km，用時20min，這一過程中汽車發動機的功率恒為32kW。（汽油熱值取，g取）求：（1）該車靜止在水平路面上對路面的壓強。（2）在這一過程中汽車受到的阻力。（3）在（2）的條件下，汽車的電動機效率為80％，勻速行駛4.5km，消耗的電能相當于完全燃燒多少千克的汽油所釋放的能量。【變式6-1】（2024·江西九江·三模）如圖所示，這是一款輕便式電動車，車輪與地面的總接觸面積為，它使用鋰電池提供動力，當人和車總重為1200N時達到最大載重量。當該電動車滿載時，以3m/s的速度在平直公路上勻速直線行駛12km，此過程中電動車的牽引力為120N，消耗的電能與完全燃燒0.06kg汽油放出的熱量相等。（取，g取10N/kg，不考慮載重后輪子接地面積的變化）求：（1）該電動車達到最大載重量且靜止在水平地面上時，對地面的壓強；（2）該電動車以3m/s的速度勻速直線行駛時牽引力做功的功率；（3）以3m/s的速度勻速直線行駛12km的過程中電動車的效率。【變式6-2】（2022·廣東梅州·模擬預測）如圖是一種以柴油機為動力的抓斗起重機，其部分參數如表。求：（1）起重機空載靜止在水平地面上時，對地面的壓強是2.4×105Pa，它與地面的接觸面積是多少？（取g=10N/kg）（2）若起重機空載時在水平路面勻速行駛時受到的阻力為4×103N，起重機的最大車速是多少？（3）起重機空載時以最大行駛功率行駛1h，消耗柴油9kg，柴油機的效率是多少？（取q柴油=4×107J/kg）空載質量4.8t最大抓舉高度6m空載最大行駛功率4×104W【變式6-3】（2024·云南玉溪·一模）如圖所示是我國自行設計研制的AG600水陸大型兩棲滅火飛機。據悉，AG600可在水源與火場之間多次往返投水滅火，一次最多可汲水12t，其巡航速度可達每小時460km。在某次救援任務中，若該飛機以270km/h的速度勻速直線航行20min。消耗航空燃油1.35t，飛機發動機的功率為2.25×104kW，求：（已知、）（1）飛機蓄水倉的容積；（2）這次任務中消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量；（3）發動機的熱效率。【變式6-4】（2024·內蒙古呼和浩特·一模）2023年5月28日上午，我國首架自行研制、擁有自主知識產權的噴氣式客機C919，如圖甲，歷時2小時從上海飛往北京，開啟了首次商業載客飛行。（1）C919在高空水平定速巡航時，若受到的阻力為1.15×105N，飛機發動機的效率為25%，飛行4km時需要消耗多少升的汽油？（已知汽油的密度為0.8×103kg/m3，汽油的熱值為4.6×107J/kg）（2）如圖乙是飛機單側機翼與周圍空氣發生相對運動的模型，圖中機翼的下表面可視為平面，面積為S1，飛機起飛前在水平跑道上快速滑行時，機輪與地面的總接觸面積是S2，飛機對地面的壓強是，飛機總重是G，近似地認為飛機受到的升力來自于飛機雙側機翼。請推導出飛機在跑道上滑行時，機翼上下表面的壓強差（用字母表示）。題型七實驗探究：燃料的熱值【例7】（多選）（24-25九年級上·全國·課后作業）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（）A．實驗中m必須相同，否則無法比較燃料的熱值B．實驗中Δt越大，說明燃料的熱值一定越大C．若的值越大，燃料的熱值越大D．若的值越大，燃料的熱值越大【變式7-1】（23-24九年級上·河南信陽·期中）為比較兩種液體的吸熱能力，小軍用圖甲中兩個相同的實驗裝置做實驗。（1）除了圖甲中實驗裝置，還需要的測量器材有和，收集的實驗數據記錄如下表所示；物理量物質質量/g初始溫度/°C加熱時間/min最終溫度/°C液體15020545液體25020568（2）實驗中，用間接反映液體吸收熱量的多少；（3）通過分析表中的數據可知，（選填“液體1”或“液體2”）的吸熱能力較強。物理上用這個物理量來描述物質的吸熱能力；（4）如圖丙所示，為比較酒精和碎紙片的熱值，用兩只相同規格的燒杯裝相同質量的水，取質量（選填“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片，分別放入兩個燃燒皿中。點燃分別給燒杯加熱，直到酒精和碎紙片完全燃燒完，通過比較（選填“加熱時間”或“升高的溫度”）來確定酒精和碎紙片熱值的大小。【變式7-2】（23-24九年級上·江蘇泰州·階段練習）小虎和小慧學習了燃料的熱值后，他們一起設計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關系，他們組裝了如圖所示的裝置進行實驗，記錄結果如表：表一：煤油水溫/℃20100100加熱時間/min05（剛好沸騰）10（剛好燃盡）表二：菜籽油水溫/℃20406080加熱時間/min051015（剛好燃盡）（1）為了保證實驗結論的可靠性，小虎、小慧選擇了兩套完全相同的裝置，并控制相等（選填“兩種油的質量”、“兩杯水的質量”、“兩種油及水的質量”）。實驗中通過來比較煤油和菜籽油放出熱量的多少；（2）小慧認為等燃料完全燃燒完所等待的時間過長，可以在燃燒5min時就來讀數比較，小虎認為不對；（3）實驗中，若燃料完全燃燒且忽略熱量散失，根據表格計算出煤油與菜籽油的熱值之比為。【變式7-3】（24-25九年級上·廣西南寧·開學考試）小明利用三套完全相同的裝置完成如圖1所示的實驗，液體1和2的質量相同。燃料A和B的質量也相同。三組實驗均至燃料燃盡時的液體溫度變化如圖3所示。（1）安裝實驗裝置時，應按照（填“由下而上”或“由上而下”）的順序；（2）實驗前所測液體的初溫均如圖2所示，溫度