热机的效率理解

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所属分类:初三物理

热机是一种将内能转化为机械能的装置,热机的能量来源燃料的燃烧,而我们都知道燃料的燃烧不可能100%被利用起来。也就是说热机的效率不可能达到100%,不同的热机的效率是不同的。接下来,无忧物理学习网就热机的效率做个分析。

热机的效率理解

燃料及其热值

1、生活中常用到的燃料有三类,固体燃料、液体燃料和气体燃料。一般来说,质量相等的不同燃料释放的热量是不等的。在物理学上,某种燃料完全燃料释放的热量与其质量或体积在正比关系。

2、热值就是反映燃料燃烧时将化学能转化为内能的本领大小。同一种燃料,其热值和燃料的质量、体积无关,它由燃料的种类决定。

热值符号:q

热值单位:J/kg 焦每千克(固体、液体燃料)、J/m3焦每立方米(气体燃料)

3、热量计算公式:

固体、液体:Q=mq   其中Q表示燃料燃烧释放的热量,m表示燃料的质量,q表示热值。

气体:Q=vq   其中v表示燃料体积。

以木炭热值为例:q=3.4×107J/kg,它表示1kg的木炭完全燃烧时释放出3.4×107J的热量。

热机的效率

热机工作时由于受到各种因素影响,热机的效率不可能达到100%,如下图所示:

热机的效率理解

所谓热机的效率,就是热机所做的有用功与燃料完全燃烧时释放的热量的比值,就叫热机的效率。

热机的效率公式:η=W有用/Q

热机的效率是反映热机性能的重要指标,热机的效率越高,说明热机的性能越高。比如柴油机热机的效率为30-45%,汽油机热机的效率为20-30%

由于热机的效率不可能达到100%,因此不可避免地向大气排放毒气、CO2、粉尘等有害物质,同时还会产生较大噪声,因此提高热机的效率是很有必要的。

提高热机效率的措施可以采用下列措施"

1、增加燃烧的使用率;

2、尽量减少热机工作时的摩擦;

3、提高热机的设计技术;

4、尽量减少热机热量的损失;

经典例题

1、杯中的某种溶液,倒掉一半后,剩下的半杯溶液的描述正确的是(  )

A比热容减半

B.密度减半

C.质量减半

D.热值减半

解析:C

比热容、密度、热值三个物理量都由物质种类决定,与物质的质量、体积无关,故选C

2、把5kg40℃的水烧开,需要完全燃烧多少千克的干木柴?(已知干木柴的热值为1.2×107J/kg,外界为标准大气压,并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收)。

解析:一个标准大气压的水烧开,即是达到1000C,则水吸收的热量有:

Q=cmt-t0

其中c=4.2×103J/kg0C),t=1000Ct0=400Cm=5kg

因为燃料完全燃烧释放的热量都被水吸收,则燃烧释放的热量:

Q=mq

因此有:cmt-t0=mq

代入数据得:m′=0.105kg

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