热机的效率

初中物理之热机的效率知识梳理，包括燃料的定义、分类和能量转化，用炉子烧水的效率、热机的效率分析等等。

14.2热机的效率

• 燃料
  • 燃料的定义
  • 燃料的分类
    • 固体
    • 液体
    • 气体
  • 燃料的能量转化
• 热值
  • 实验：燃烧相同质量的干木柴和酒精，放出的热量不同。
  • 热值（q）的定义；某种燃料完全燃烧放出的热量（Q）与其质量（m）之比。
  • 热值的定义式：q=Q/m，变形：Q=mq
  • 热值的单位：J/kg
  • 干木材热值（1.2×10∧7J/kg）的物理学含义：1kg的干木材完全燃烧放出的热量是1.2×10∧7J。
  • 热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。
  • 训练：计算200g干木材完全燃烧放出的热量。
  • 小资料：一些燃料的热值表格分析
    • 煤气、沼气的热值单位J/m3，物理学含义，q=Q/V，变形：Q=Vq
    • 训练：计算0.5m∧3煤气完全燃烧放出的热量。
    • 阅读汽油和氢的热值。提问：为什么汽车用汽油作为燃料，而火箭要用液态氢作为燃料？
    • 家用燃料从干木材变为了煤气的意义。
• 用炉子烧水的效率
  • 实验：利用家用煤气灶把1kg水从25℃加热的100℃，需要消耗多少煤气？
  • 计算煤气燃烧放出的热量。0.0236m∧3，9.204×10∧5J
  • 计算水需要吸收的热量。3.15×10∧5J
  • 分析数据：为什么烧水时，水不能吸收煤气放出的全部热量？
  • 用炉子烧水效率的定义：水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
  • 公式：η=Q有用/Q总
  • 提高炉子烧水的效率的方法
    • 增加供氧，使燃烧更加充分。
    • 炉壁选用隔热材料。
    • 增大受热面积。
• 热机的效率
  • 用树形图和饼图分析：热机中燃料燃烧释放的能量都去哪了？废气带走的能量30%，汽缸散热25%，摩擦等机械损耗10%，有用功35%，则内燃机的热机效率为35%。
  • 热机的效率定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。
  • 热机的效率公式：热机效率=用来做有用功的能量/燃料完全燃烧放出的能量，η=W有用/Q总
  • 图片展示：蒸汽机、汽油机、柴油机、喷气式发动机的效率
  • 热机的效率为什么总小于1？
  • 提高热机的效率
    • 使燃料充分燃烧。
    • 尽量减少各种热量损失。
    • 保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功。
    • 在热机的设计和制造上提高技术水平和使用新材料。
    • 节约能源提高燃料的利用率：火力发电站给居民供暖。