热值、热机的效率和功率的有关计算
燃料的热值、热机效率
采用先进的燃烧和冷却技术，提高燃 气轮机的热效率和可靠性。
智能化控制技术的应用
智能燃烧控制
通过实时监测和优化燃料配比，实现高 效、低污染燃烧。
VS
远程监控和维护
利用物联网和大数据技术，实现燃机设备 的远程监控和维护，提高设备的可靠性和 安全性。
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机械设计
热机的机械设计，如气缸 压力、气阀设计等，也会 影响热机效率。
提高热机效率的途径
改善燃烧条件
通过优化燃烧室设计和氧气供应， 提高燃料的燃烧效率和放热量。
降低热量损失
通过改进热机的保温和散热设计， 减少热量损失，提高热机效率。
提高机械设计水平
通过改进机械设计，提高气缸压力 和气阀性能，从而提高热机效率。
05
未来发展方向
新型燃料的研发
生物燃料
利用生物质资源，如废弃物、农作物等，通过生物发酵或热解等方法制备，具 有可再生、低污染的优点。
氢燃料
氢是高效、清洁的能源，通过燃料电池技术可实现高效能量转换，是未来交通 和工业领域的重要发展方向。
高效热机的设计
超临界机组
利用超临界压力的蒸汽循环，提高发 电效率和减少环境污染。
汽车发动机
汽车发动机的热效率
汽车发动机的热效率是指发动机输出的机械 功与燃料燃烧产生的热量之比。提高热效率 可以降低油耗，减少尾气排放，提高燃油经 济性。
燃料热值对汽车发动机的 影响
燃料的热值是指单位质量的燃料完全燃烧时 所释放出的热量。不同燃料的热值不同，对
汽车发动机的性能和油耗也有影响。
航空发动机
燃料的物理结构也会影响其热值，如煤粉 的热值高于相同质量的块煤。
温度和压力
第2节 热机效率(知识点梳理)(解析版)
第2节 热机效率（知识点梳理）（解析版）★考点概览一、知识点与考点二、考点解析1.热机效率是本章重点内容，主要涉及到热值的概念及其相关计算，热机效率的计算三个方面。
故本节主要内容是应用热值进行有关计算问题，希望在复习中加强学生计算能力的培养。
中考试卷中有关效率和热值的计算，虽然分值不一定很高，但在考查学生计算能力和对效率概念的理解上，属于典型考题；考试题型以选择题、填空题为主，有的也作为一个知识点与其他压轴题结合。
2.考点分类：考点分类见下表1．热值（q ）：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg 。
（1）燃料燃烧放出热量：Q放＝qm ；（Q放是燃料放出的热量，单位是J ；q 是热值，单位是J/kg ；m 是质热机效率热值概念量，单位是kg。
）对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
2.热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要指标。
公式：3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）；②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。
★考点一：热值概念及应用◆典例一：（2020·南充）若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这些汽油完全燃烧放出J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功次（q汽＝4.6×107J/kg）。
热值热机的效率和功率的有关计算
热值热机的效率和功率的有关计算热值热机是一种将热能转化为机械功的设备。
它包括燃烧热源（如燃料），工作物质（如水蒸汽）和供能系统（如涡轮机）。
热值热机的效率和功率是评估其性能的两个重要参数。
首先，让我们来看看热值热机的效率。
热值热机的效率定义为实际获得的机械功和输入热能之间的比率。
通常用以下公式表示：Efficiency = (Output Work) / (Input Heat Energy)其中，Output Work是从热值热机中获得的实际机械功，Input Heat Energy是提供给热值热机的热能。
下面是计算热值热机效率的一种常见方法。
1.确定输入热能。
首先，你需要知道输入热能的数值。
这可以通过测量输入热源的热值来获得。
热值通常以焦耳（Joules）为单位。
2.确定输出功。
然后，你需要测量从热值热机中获得的实际机械功。
这可以通过测量涡轮机或其他能量转换设备的输出功率来实现。
功率通常以瓦特（Watts）为单位。
3.计算效率。
现在，你可以使用上述公式计算热值热机的效率了。
将实际机械功除以输入热能，即可得到效率的数值。
通常以百分比或小数形式表示。
这就是计算热值热机效率的基本过程。
但是需要注意的是，不同类型的热值热机可能有不同的计算方法。
接下来，让我们来看看热值热机的功率。
Power = Work / Time其中，Work是从热值热机中获得的机械功，Time是进行测量的时间。
计算热值热机功率的过程与计算效率的过程相似。
1.确定获得的机械功。
首先，你需要测量从热值热机中获得的实际机械功。
这可以通过测量涡轮机或其他能量转换设备的输出功率来获得。
功率通常以瓦特（Watts）为单位。
2.确定测量的时间。
然后，你需要确定进行功率测量的时间。
这可以通过使用计时器或其他时间测量设备来实现。
时间通常以秒为单位。
3.计算功率。
最后，将实际机械功除以测量时间，即可得到热值热机的功率。
功率通常以瓦特为单位。
需要注意的是，热值热机的功率与效率有一定的关联。
专题3：热值、热量、比热容及其热机效率的计算(原卷版)2021年中考物理高频考点训练
专题3：热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算热值、热量、比热容及其热机效率的理解与计算是中考中热学部分常考的知识点，侧重考查对热值、热量、比热容的理解及相关计算，能有效的考查对相关概念的理解，也能考查学生的计算能力。
一、热值、热量、比热容及其热机效率的理解1、热量与温度、内能的区别：热量与温度、内能的联系：2、热值和比热容、热机效率：二、热值、热量、比热容及其热机效率的计算1、利用比热容计算热量：Q= c mΔt表示温度的变化量，单位是℃，表示质量，单位是kg表示比热容，单位是J（kg·℃）表示热量，单位是J（1）升温时Δt=t-t0，降温时Δt= t0-t，审题时一定要看清是“升高了”还是“升高到”，“升高了”已知的是Δt，“升高到”已知的是“t”。
（t表示末温，t0表示初温）。
（2）在求水的末温时，需先求Δt，注意在一标准大气压下，水最高温度达到100℃。
（3）热量的多少与比热容c、质量m、和温度变化都有关系，而比热容与热量Q、质量m、和温度变化都无关，注意二者的区别。
（4）当某种物质降温放出热量时用Q放=cmΔt，而不能用燃料燃烧放出热量Q放=mq，一定要注意二者的区别。
（5）利用变形公式可以计算: ①质量：Q m c t=∆； ②温度变化，进而求初温或末温：Q t cm∆=。
2、利用热值计算热量公式：Q=mq 或Q=qV(气体)（1）对于气体燃料燃烧放出热量的计算公式，是用Q=mq 还是Q=qV ，取决于q 的单位是J/kg 还是J/m 3或J/L 。
（2）燃料燃烧放出热量的多少由燃料的质量（或体积）、热值的大小以及燃烧情况有关，而热值与热量Q 、质量m （或V ）无关，注意二者的区别。
3、热机效率的计算：100%W Q η=⨯有用放（1）热机所做的有用功往往是热机对外的牵引力F 使得热机在水平方向上通过一定的距离s ，当匀速运动时，牵引力F 与阻力f 相等，于是有W 有用=Fs=fs ； （2）Q放是燃料燃烧放出的热量Q 放=mq 或Q 放=Vq ，所以热机效率公式可变形为：100%100%W fs Q mq η=⨯=⨯有用放或100%100%W fsQ Vqη=⨯=⨯有用放。
有关热机功率、效率示的计算(1)
离
力
耗能
纯电动 汽车
内燃机 汽车
电能 100km 汽油 100km
600N 600N
7
6 107J
7.2X10 J
83.3%
7
6107J 3X10J 20%
(1)通过计算，在表格内填写汽车牵引力做 的有用功级内燃机汽车的效率。
（2）根据题目信息，说出这种电动汽车 节能、环保主要体现在哪几个方面。
Q mq 40kg 4107J / kg 1.6109J
发动机的效率为：
=W
Q
100%
6.4 108J 1.6 109J
40%
3.某型号的载重车在一段平直的高速公路上 行驶10.08Km,所用时间是8min,消耗燃 油 3L.(假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这 段时间内的效率为40%。若燃油的密度是
P=Fv=3000NX21m/s=6.3x 104W
4.一小汽车以72km/h的速度在水平路面上 匀速行驶81km,消耗汽油7.5L，若发动机的 输出功率为23kW.求在这段路程中:
(
10 =0.72 3kg
汽油
/
m3,
q 汽油
4.6 107J
/
kg)
(1)现代社会热机的大量使用，排放的废气 会给环境带来污染，人们正在设法减少这 种污染，试举一例：_______________. (2)7.5L汽油完全燃烧放出的热量。 （3）小汽车所受的摩擦力。 （4）小汽车车发动机的效率。
(3v得 tt
f
F
牵=
P v
23000W 20m / s
1150N
（4）汽车所做的功：
W F 牵S 1150N 8.1104m 9.315107J
各种效率的计算
各种效率的计算1、杠杆中的效率：ŋ=Gh/FS S=nh2、滑轮中的效率：1）动滑轮：ŋ=G/2F =G/G+G动2）滑轮组提升重物：ŋ=G/nF=G/G+G动滑轮组平移重物ŋ=f/nF滑轮组打涝重物ŋ=(G-F浮）/nF3、炉子的效率：ŋ=Q水吸/Q放(Q水吸=cm t，Q放=mq)4、热机的效率：ŋ=W机/Q放（W机=FS W机=pt Q放=mq）5、电动自行车的效率：ŋ= W机/W电（W机=FS W电=UIt W电=pt ）6 、电磁炉的效率：ŋ=Q水吸/ W电（Q水吸=cm t W电=UIt W电=pt ）7、太阳能热水器的效率：ŋ=Q水吸/Q太阳能1、实验室某玻璃瓶中盛有质量140g、体积为1.72×10-4m3的酒精。
已知酒精的热值为3×107J/kg，试求：（1）瓶中酒精的密度；（2）将这些酒精完全燃烧，可放出多少热量？（3）这些热值的60％被水吸收，能使20kg的水温度升高多少度？２．电动自行车轻便，实用，无污染，很受人们喜爱，下表是某种型号电动自行车的相关数据，若骑车人质量为80Ｋｇ，在2ｈ内连续匀速行驶36ｋｍ，根据表中数据：求（１）这台电动自行车在2ｈ内克服阻力所做的功．（２）电动自行车匀速行驶时的工作电流是多少？质量m/kg 电能转化为机械能的效率ŋ工作电压U/v速度V/m/s骑车人质量为80kg时的平均阻力F/N40 75% 32 <20 203、有一家用电热水器的名牌如下表所示，根据名牌所提供的信息，解答下列问题：（1）将该电热水器装满水加热，使水温由20℃升高到60℃，水需要吸收多少热量。
（2）若电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，则上问中的加热过程需要多久？桃花牌全自动电热水器型号:THP-12D 容量：１２Ｌ额定功率：２ＫＷ类别：防触电保护一类额定电压：２２０Ｖ净重：２２Ｋｇ出厂时间2002年3月25日编号：200203100桃花厨房设备有限公司制造4、一辆汽车发动机功率是23kw，热效率为25%，如车速为36km/h，行驶100km的路程，至少需要燃烧多少汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg)5、太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车车上太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为Ｐ＝１ｋｗ，当天气晴朗时，电池对着太阳产生的电压为Ｕ＝１２０ｖ，并对车上的电动机提供的电流Ｉ＝１０Ａ，试问：（１）太阳电池将太阳能转化为电能的效率是多少？（２）如果这辆汽车的电动机将电能最终转化机械能的效率为７５％，当汽车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为１５０Ｎ，则汽车的行驶速度是多少？6、工厂为了测试汽车发动机的效率，让汽车以72km/h的平均速度行驶了140km，用去汽油20升，查资料得：汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为23kw，则汽车发动机的效率为多少？7、电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱．某同学在双休日骑电动自行车到海滨、连岛观光，途经全长7000m、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤．若电动自行车以18km/h的速度匀速行驶，电动自行车牵引力的功率为150W．求：（1）该同学通过大堤全程所需的时间；（2）电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功；（3）电动自行车的牵引力．8、一家用电热水器的铭牌如下表所示．根据铭牌所提供的信息，解答下列问题：（1）当该热水器装满水时，水的质量是多少kg．（2）将该热水器装满水加热，使水温升高50℃，水需要吸收多少J的热量．（3）如果加热上面的水需要30分钟，该热水器的效率为多少．（水的比热容为4.2×103J/kg•℃）9、太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．如图20所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S=8m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P o=1kW/m2，在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：（1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？（2）当汽车以6m/s的速度在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150N，则汽车行驶10min做多少功？10、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。
热机效率计算题讲解
10 道热机效率计算题题目一：一台汽油机的功率为70kW，它工作 1 小时消耗汽油5kg，已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，求这台汽油机的效率。
解析：1.先计算汽油机所做的有用功：-功率P = 70kW = 70000W，工作时间t = 1 小时= 3600 秒。
-根据公式W = Pt，可得有用功W⁷ = 70000×3600 = 2.52×10⁷J。
2.再计算汽油完全燃烧放出的热量：-汽油质量m = 5kg，热值q = 4.6×10⁷J/kg。
-根据公式Q = mq，可得总热量Q = 5×4.6×10⁷ = 2.3×10⁷J。
3.最后计算热机效率：-热机效率η = W⁷/Q×100% = (2.52×10⁷)/(2.3×10⁷)×100% ≈ 110%（此结果因忽略了能量损失等因素，实际热机效率不可能大于100%，仅为计算过程中的近似值）。
题目二：某柴油机的效率是40%，它工作时消耗10kg 柴油能做多少有用功？柴油的热值为4.3×10⁷J/kg。
解析：1.计算柴油完全燃烧放出的热量：-柴油质量m = 10kg，热值q = 4.3×10⁷J/kg。
- Q = mq = 10×4.3×10⁷ = 4.3×10⁷J。
2.计算有用功：-效率η = 40%，根据公式W⁷ = ηQ，可得有用功W⁷ = 40%×4.3×10⁷ = 1.72×10⁷J。
题目三：一台热机工作时，燃料燃烧每小时释放 1.2×10⁷J 的热量，若热机的效率为30%，求该热机每小时做的有用功是多少？解析：1.已知总热量Q = 1.2×10⁷J，效率η = 30%。
2.根据公式W⁷ = ηQ，可得有用功W⁷ = 30%×1.2×10⁷ =3.6×10⁷J。
热机的效率
公式：η=
W有用 Q放
1、热值：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量
2、热值的单位：J/kg ,
3、燃料燃烧放热计算公式：
J/m3
Q=qm
Q=qV
W有用 Q放
烟煤的热值q=2.7×107J/kg 4、热值的物理意义，例：
5、热机的效率公式：
或
Q吸 Q燃放
6、如何提高热机效率和节能
例题1. 完全燃烧15千克热值是3.4×107J/kg 的木炭，能产生多少热量？
太阳能热水器
太阳能转化为内能
摩擦生热
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械能转化为内能
用 电 暖 气 取 暖
电能转化为内能
电风扇转动 电能转化为机械能
喇 叭 发 声
电能转化为声能
灯 泡 发 光
电能转化为光能
机械能转化为电能
电动机转动
电能转化为机械能
电池充电
电能转化为化学能
植物进行光合作用
太阳能转化为化学能
太阳能板发电
课前准备：
1、改变物体内能的方法有两种，分别是
热传递 做功 。它们本质上的区 _________ 和________ 转移 ，做功是 别是：热传递是能量的________ 转化 能量的________ 。 内 能转化为_____ 机械 能的机器。 2、热机是把___ 机械 能转化为 3、在汽油机的压缩冲程中_____ ___ 内 内 能转化为_____ 能，做功冲程中____ 机械 能。
方法点拨：
根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发 现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能 量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可 以找到另一种形式的能量减少。
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