12.2 热值
【与教材不同之处】
更详细描述热值公式的应用；更详细描述燃烧效率概念。
什么是热值
如图12-2-1所示，等质量的干木柴和煤，充分燃烧后，它们放出的热量会一样吗？
等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量更多。
这说明，煤燃烧时具有放出更多热量的本领。
为了反映燃料燃烧时的放热本领，我们引入热值概念。热值越大，代表燃料完全燃烧时的放热本领越强。因此，煤的燃烧时的放热本领比木柴强，则煤的热值比木柴大。
这也说明，热值跟密度一样，是物质的一种属性。燃料种类不同，其热值大小不同，这与燃料的质量、是否完全燃料是无关的。犹如我们为了比较物质的轻重属性，曾引入密度概念。密度也是物质一种属性，与质量、体积大小无关。
但在数学上，密度大小定义为质量与体积的比值（质量、体积都不是密度的影响因素），类似的，热值的大小定义为燃料完全燃烧时放出的热量与其质量的比值（热量、质量都不是热值的影响因素）。
热值用符号 q 表示， 单位是焦/千克（J/kg）。
需要强调的是，并不是所有物质都有热值概念，只有燃料才有热值概念。比如，水不是燃料，所以，水不具有热值概念。
热值大小的测定
根据热值的定义，求热值大小的公式如下：
用符号表示为：
其中q代表燃料的热值，Q代表燃料完全燃烧时放出的热量，m代表燃料的质量。
燃料的热值的测定方法一般是：在密闭容器中让某种燃料尽量达到完全燃烧，然后使用热量计来测量某物质完全燃烧时放出的热量。这种方法直接且准确，但需要确保燃烧过程完全，并且测量设备的精度要足够高。
经科学测定，干木柴的热值是1.2X107J/kg。
它的物理意义是1kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2X107J。
常用燃料的热值见下表：
通过表格发现，固体燃料中，无烟煤和木炭的热值较高；液体燃料中，汽油与煤油的热值较高。
气体燃料中，氢气的热值最高，所以，火箭中的助推燃料一般选用氢气。
通过表格还发现，不同的燃料，它们的热值一般是不相同的。这再次说明，热值是燃料本身的一种属性，它与燃料的种类有关。
热值公式的应用
根据公式
可以得到一个变形公式：
这个公式可以帮助我们计算燃料在完全燃烧时放出的热量。
需要注意的是，对于气体燃料而言，其热值单位常会用到J/m3，所以，计算气体燃料完全燃烧后放出的热量的公式如下：
例题：120吨干木柴完全燃烧放出的热量大约是多少焦耳？
【分析】通过查热值表，我们可以知道干木柴的热值是1.2X107J/kg，为了单位统一，质量120吨要换成千克，我们计算热量的公式要采用是Q=qm。
解：
答：120吨干木柴完全燃烧放出的热量1.44X1014J。
燃烧效率及其计算
在真实情境中，燃料燃烧时放出的热量不可能完全得到利用。例如，用煤炉烧水时，一部分热量散失到空气中，一部分传给盛水的容器和炉子。
为了反映燃料燃烧时放出的热量多大程度地被有效利用，物理学提出了燃烧效率的概念。
燃烧效率是指燃料在燃烧过程中，被吸收的有用部分的热量占燃料燃烧时放出的热量的比例。
所以，燃烧效率的公式可写成如下形式：
例题：如图12-2-2所示，某同学用煤炉烧水，已知在加热过程中，水吸收的热量是0.725×106J,共消耗了0.1kg的烟煤天然气，请求出烧水的效率是多少？（烟媒的热值是2.9×107J/kg)
【分析】这里求解的烧水效率，其实就是指燃烧效率。在解出燃烧效率之前，我们需要先确定吸收的热量和放出的热量分别是多少。而放出的热量还需要用公式Q=qm求解出来。
解：因为
所以
答：烧水的效率是25%。
从例题中就可以看出，煤炉的燃烧效率还是很低的，燃烧效率低会造成资源的浪费，而且由于煤炉中的煤不能完全燃烧，所以会产生大量的烟尘和有害气体，造成严重的大气污染。
为了减少空气污染，节约燃料，我们一般可采取如下措施：
（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
（2）尽可能减少各种热量损失。
【本节学到的内容】
1、什么叫热值
燃料完全燃烧时放出的热量与其质量的比值叫做热值。热值反映燃料燃烧时的放热本领。
2、与热值相关的公式
（1）（适合固体、液体燃料）
（2）（适合气体燃料）
3、什么是燃料效率
燃料在燃烧过程中，被吸收的有用部分的热量占燃料燃烧时放出的热量的比例。
4、节约燃料的措施：
（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
（2）尽可能减少各种热量损失。
【自我检测与巩固】
1、关于燃料和热值，以下说法中正确的是 ( )
A.燃料的热值与燃料的质量无关
B.容易燃烧的燃料，热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
2、下面说法不正确的是（ ）
A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能
B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的
C．l kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值
D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施
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