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14.2 热机的效率
1、燃料的热值
(1)燃料燃烧过程中的能量转化:燃烧过程中,储存在燃料中的化学能被释放,物体的 能转化为周围物体的 能。
(2)燃料的热值
①定义: ,叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
②热值的单位 J/Kg,读作焦耳每千克。还要注意,气体燃料有时使用 ,读作焦耳每立方米。
③热量的计算:一定质量m的燃料完全燃烧,所放出的热量为:Q= ,式中,q表示燃料的热值,单位是J/kg; m表示燃料的质量,单位是kg;Q表示燃料燃烧放出的热量,单位是J。
若燃料是气体燃料,一定体积V的燃料完全燃烧,所放出的热量为:Q=qV。式中,q表示燃料的热值,单位是J/m3;V表示燃料的体积,单位是m3;Q表示燃料燃烧放出的热量,单位是J。
2、热机效率
(1)定义: 。
(2)公式: 。式中,E有为做有用功的能量;Q总为燃料完全燃烧释放的能量。
(3)提高热机效率的主要途径:①改善燃烧环境,使燃料尽可能 燃烧,提高燃料的燃烧效率。②尽量减小各种热散失。 ③减小各部件间的 以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量,从而提高燃料的利用率。
类型一 燃料的热值及其计算
例1. 下列关于热值的说法正确的是( )
A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多
C.热量燃烧不完全时热值变小
D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关
例2.为了减少大气污染,可对秸秆进行回收加工制成精秆煤,完全燃烧2kg秸秆煤可放出 J热量;若这些热量完全被水吸收,可使 kg水温度由20℃升高到60℃.[已知q秸秆煤=2.1×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg?℃)]。
类型二 热机的效率
例3.如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是( )
A.25% B.35% C.40% D.75%
例4.为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是( )
A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
类型三 有关热机的计算
例5.某台汽油机飞轮的转速为1800r/min,在1s内,汽油机完成了 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量 J.(q汽油=4.6×107J/kg)
例6.2019年5月6日,聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是22世纪最理想的能源,[c水=4.2×103J/(kg?℃);q氢=1.4×108J/kg)求:
(1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量;
(2)若这些热量全部被质量为200kg,温度为15℃的水吸收,则水升高的温度;
(3)某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶,如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
1.木炭的热值为3.4×107J/kg,它表示1kg木炭( )
A.具有3.4×107J的热量
B.具有3.4×107J的内能
C.完全燃烧对外做功3.4×107J
D.完全燃烧放出热量3.4×107J
2.古语道:“人要实,火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地,才能事业有成:可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是( )
A.增大可燃物物的热值 B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧 D.提高了可燃物的利用率
3.小明用煤气灶烧水时,进行了如下思考,正确的是( )
A.煤气燃烧越充分,其热值越大
B.加热过程中水的比热容变大
C.壶内水温度升高的过程中内能增大
D.水沸腾过程中吸收热量,温度不断升高
4.2016年8月,我国发射了全球首颗量子卫星。为纪念墨子,这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”。发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢具有( )
A.较小的密度 B.较大的比热容
C.较高的热值 D.较低的沸点
5.关于热机的效率,下列说法正确的是( )
A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B.热机的效率越高,在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
6.下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中,正确的是( )
A.
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