活动三 有关热效率和提高效率的方法
公式: $ \eta = \frac{Q_{吸}}{Q_{放}} × 100\% $.
【信息快递】热效率是指有效利用的热量与完全燃烧时放出的热量的比值.提高燃料利用率的方法:① 使燃料完全燃烧.② 减少热量损失.
例1 已知汽油的热值是 $ 4.5 × 10^{7} J/kg $,完全燃烧420g汽油,问:
(1) 燃烧汽油产生的热量是多少?
(2) 若这些热量的50%被水吸收,使水温从20℃开始升高了50℃,则水的质量是多少?
【想一想】如果一辆汽车燃烧燃料放出的热量为Q,汽车获得的机械能为E,则汽车的热效率 $ \eta = $.
例2 已知汽油的热值是 $ 4.5 × 10^{7} J/kg $,完全燃烧800g汽油.问:
(1) 燃烧汽油产生的热量是多少?
(2) 若这些热量的50%转化为汽车获得的机械能,这些机械能都用来让汽车行驶,不考虑行驶过程中机械能的损失,汽车的牵引力是4500N,运动的距离是多少?

例1
(1) $m_{汽油} = 420g = 0.42kg$
$Q_{放} = mq = 0.42kg × 4.5 × 10^{7}J/kg = 1.89 × 10^{7}J$
(2) $Q_{吸} = \eta Q_{放} = 50\% × 1.89 × 10^{7}J = 9.45 × 10^{6}J$
由$Q_{吸} = cm\Delta t$可得，$m = \frac{Q_{吸}}{c\Delta t} = \frac{9.45 × 10^{6}J}{4.2 × 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) × 50^{\circ}C} = 45kg$
【想一想】$\eta = \frac{E}{Q} × 100\%$
例2
(1) $m_{汽油} = 800g = 0.8kg$
$Q_{放} = mq = 0.8kg × 4.5 × 10^{7}J/kg = 3.6 × 10^{7}J$
(2) $W = \eta Q_{放} = 50\% × 3.6 × 10^{7}J = 1.8 × 10^{7}J$
由$W = Fs$可得，$s = \frac{W}{F} = \frac{1.8 × 10^{7}J}{4500N} = 4000m$

1. 2016年8月,我国发射了全球首颗量子卫星,为纪念墨子,这颗量子卫星被命名为“墨子号”.发射卫星和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.较低的沸点
D.较高的热值

D

发射卫星和火箭时需要燃料完全燃烧释放出较多的热量。液态氢具有较高的热值，相同质量时，完全燃烧能释放出更多的热量，所以常被用作燃料。而较小的密度、较大的比热容、较低的沸点都不是选择液态氢作为燃料的主要原因。

2. 木炭的热值为 $ 3.4 × 10^{7} J/kg $,它表示1kg木炭 ()
A.具有 $ 3.4 × 10^{7} J $ 的热量
B.具有 $ 3.4 × 10^{7} J $ 的内能
C.完全燃烧对外做功 $ 3.4 × 10^{7} J $
D.完全燃烧放出的热量为 $ 3.4 × 10^{7} J $

D

热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量。木炭的热值为$3.4 × 10^{7} J/kg$，表示1kg木炭完全燃烧放出的热量为$3.4 × 10^{7} J$。
A选项，热量是热传递过程中内能转移的多少，不能说具有多少热量，故A错误。
B选项，内能与物体的温度、质量、状态等因素有关，不能说1kg木炭具有$3.4 × 10^{7} J$的内能，故B错误。
C选项，完全燃烧是放热过程，不是对外做功，故C错误。
D选项，完全燃烧放出的热量为$3.4 × 10^{7} J$，符合热值的定义，故D正确。

3. 利用如图所示的装置,运用控制变量法,通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小,为完成实验,要求 ()


A.酒精和碎纸的质量相同,两只烧杯内水的质量相同
B.酒精和碎纸的质量不同,两只烧杯内水的质量不同
C.酒精和碎纸的质量相同,两只烧杯内水的质量不同
D.酒精和碎纸的质量不同,两只烧杯内水的质量相同

A

燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关。根据控制变量法，要比较酒精和碎纸热值的大小，需要控制酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同，通过比较水升高的温度来比较燃料热值的大小。