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L05 · 热机的效率
9上 · 第十四章 内能的利用 · η=W/Q
热值 q4.6×10⁷ 水温20°C 效率 η25% 总热量 Q0 J
🏠/9上物理/Ch14 内能的利用/L05 热机的效率
05
14.2

热机的效率HEAT ENGINE EFFICIENCY · CALORIFIC VALUE

★★★★★ 必考🔬 热值比较实验🚨 判零分 ×3🎙️ 真人讲解
01
🧪比较不同燃料的热值
控制变量法:相同质量的水、相同质量的燃料,比较水温升高的多少
①②③④⑤热值实验五步法 · 点展开/折叠
1

控制变量

取等质量的水(如200g),燃料质量相同

2

装置组装

烧杯+温度计+燃料燃烧皿,完全相同

3

点燃燃料 ⭐

燃料完全燃烧,释放热量被水吸收

⚠️ 燃料质量必须相同,保证m相同

4

记录温度

记录初温和末温,计算水温变化Δt

5

对比分析

Δt大→放热多→热值大;Δt小→热值小

水 200g 20°C 汽油 温度变化曲线 (°C vs s)
🔥 选择燃料
⛽ 汽油 4.6×10⁷ J/kg
🧪 酒精 3.0×10⁷ J/kg
🪨 煤 2.9×10⁷ J/kg
💨 氢气 1.4×10⁸ J/kg
200g
5g
燃料热值4.6×10⁷ J/kg
水的初温20.0°C
水的末温20.0°C
水温变化0°C
燃烧时间0 s
水温升得越高 → 热值越大
控制变量:相同质量的水和燃料,水温变化反映燃料放热多少
02
🧮热值与效率计算器
Q = mq 计算总热量 · η = W有用 / Q总 计算热机效率
📐 热值计算 · Q = mq
热值 q4.6×10⁷ J/kg
总热量 QQ = 9.2×10⁷ J
有用功 WW = 2.3×10⁷ J
公式η = W有用 / Q总
η = 25%
热机效率总是小于1(100%),因为存在各种能量损失
📊 能量流向图(能流图)
燃料释放的总能量 Q = 100%
有用机械能 25%
有用功(机械能) 废气带走热量 散热损失 克服摩擦
25%
💡 要点一:热值的概念
  • 定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值
  • 符号:q,单位:J/kg(焦每千克)
  • 物理意义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
  • 公式:Q放 = mq (m是质量,q是热值)
  • 热值是燃料的特性,与质量、是否完全燃烧无关
  • 氢气热值最大:1.4×10⁸ J/kg,是清洁能源的首选
💡 要点二:热机效率
  • 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
  • 公式:η = W有用 / Q总 × 100%
  • 特点:η 总是 小于1(小于100%),因为能量损失不可避免
  • 汽油机效率:约20%~30%
  • 柴油机效率:约30%~45%,比汽油机高
💡 要点三:提高热机效率的途径
  • 改善燃烧:让燃料尽可能充分燃烧(如雾化汽油、涡轮增压)
  • 减少散热:利用废气能量(如涡轮增压、废气再循环)
  • 减少摩擦:保持良好润滑,减少机件间的摩擦
  • 减轻自重:使用轻质材料,减少无用功消耗
  • 改进技术:提高压缩比、采用混合动力等
03
❌必考辨析 · 6 题门诊
热值概念 · 效率公式 · 提高效率途径
Q01 · 热值的单位是下列哪一个?
✅ 正确:B。热值是单位质量的燃料完全燃烧放出的热量,所以单位是 J/kg(焦每千克)。注意区分:热量单位是J,热值单位是J/kg。
Q02 · 关于热值,下列说法正确的是?
✅ 正确:B。热值是燃料的特性,与质量、是否完全燃烧无关,只与燃料种类有关。相同质量下,热值大的燃料完全燃烧放出的热量更多。
Q03 · 热机效率的公式是?
✅ 正确:B。热机效率 η = 有用功 / 总热量 = W有用 / Q总。效率表示总能量中有多少转化为有用功,所以一定是有用功除以总能量。
Q04 · 关于热机效率,下列说法正确的是?
✅ 正确:B。热机效率总是小于1(100%),因为废气带走大量热量、散热损失、克服摩擦等因素不可避免。柴油机效率(30%~45%)通常比汽油机(20%~30%)高。
Q05 · 2kg汽油完全燃烧,放出多少热量?[q汽油=4.6×10⁷ J/kg]
✅ 正确:B。Q = mq = 2 kg × 4.6×10⁷ J/kg = 9.2×10⁷ J。注意:质量单位是 kg,热值单位是 J/kg,相乘得到热量单位 J。
Q06 · 下列措施中,不能提高热机效率的是?
✅ 正确:C。增加燃料质量只能增加总热量和总功,但效率(比值)不变。提高效率要从减少损失入手:充分燃烧、减少摩擦、利用废气能量等。
!
🚨判零分红线 · 中考辨析门诊
本节 3 条 高频判零分点,阅卷组红线:错一处 = 整题零分。
判零分 × 3 条红线REDLINES · ZERO SCORE TRIGGERS
  1. 说"效率可以达到100%"或写"η=1" → 零分。✓ 热机效率总是小于1(100%),能量损失不可避免
  2. 混淆热值单位J/kg与热量单位J → 零分。✓ 热值是单位质量的放热能力,单位是J/kg;热量是总能量,单位是J
  3. 说"温度越高效率越高" → 零分。✓ 效率取决于有用功占总热量的比例,与温度高低无关
🎙
🎙本课语音讲解
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01
课程导入 · 汽车为什么费油
00:00 · 热机效率从何谈起
02
热值概念详解
00:00 · 定义+单位+物理意义
03
热机效率公式
00:00 · η = W有用 / Q总
04
热值比较实验
00:00 · 控制变量法演示
05
效率计算与能流图
00:00 · 能量去向一目了然
06
提高效率的途径
00:00 · 节能减排方法
07
效率与热值辨析
00:00 · 常见错误类型
08
真题解析 · 6道门诊
00:00 · 中考真题剖析
09
本课总结 · 精华卡
00:00 · 1页精华带走
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📋本课总结 · 1 页精华卡
核心考点 · 公式 · 判零分点 · 一页带走
✅ 一句话速记
热值大放热多,效率总是小于1
热值公式Q放 = mq
效率公式η = W有用 / Q总
热值单位J/kg(焦每千克)
提高效率充分燃烧·减少散热·减少摩擦
⛔ 判零分①η≠1 ②q单位J/kg ③效率与温度无关
⭐ 中考频率★★★★★ 级
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