热机的效率取决于吸热与放热之差，那热机吸的'热'从哪来？答案就是燃料。烧煤取暖、加油开车、用天然气做饭——这些燃料凭什么能放出那么多热？

上一页我们盘点了从木柴到汽油的燃料。一个自然的问题：同样 1 千克的不同燃料，烧完释放的热量都一样吗？答案显然不同。物理学用一个量来衡量这种差异——这就是热值。

用 1 kg 燃料完整走一遍燃烧过程，读懂 J/kg 的物理意义。

从热值的定义出发，推导出任意质量下的放热公式。

顺着箭头，把质量与热值代入公式，算出放热量 Q

汽油热值约 4.6×10⁷ J/kg，木材约 1.7×10⁷ J/kg。有同学认为'烧 1 kg 汽油一定比 3 kg 木材放热多'，因为汽油热值更高。这个结论正确吗？

前面我们算了一千克汽油完全燃烧能放出 4.6×10⁷ 焦耳的热。但「热」本身不会让车轮转、不会让飞机飞——需要一台机器把它转化成机械能做功，这台机器就是热机。

汽油机靠四个冲程周而复始，把燃料的化学能变成活塞的往复运动。

上一页我们走完了热机的完整四冲程：吸气、压缩、做功、排气。其中最关键的一步是「做功」——高温高压的气体，到底是怎么把活塞给推下去的？

从左到右追能量：燃料化学能经燃烧、做功，途中分成有效功和各类损失。

两大热损失都把内能白送给环境，但温度、占比和回收难度差异很大。

上一页说废气带走了热量。但如果燃料还没烧完就被排出去呢？比如黑烟里的碳颗粒——它们带走的不是热，而是本来该释放却没释放的化学能。

前面讲了废气和冷却水带走的热，但拆开发动机一看，活塞来回跑、曲轴高速转，部件间摩擦不停；外壳滚烫也是白白散热。这两类损失同样不可忽视。

从左往右读：100% 燃料热分流到四类损失和有效做功，箭头上的数字是典型汽油机的占比量级。

前面已经看到，燃料燃烧释放的能量会沿废气、冷却水和摩擦等路径损失。现在要问的是：怎样用同一个分母，判断热机到底把多少燃料能量变成了可用的机械能？

从效率定义出发，把分子分母各替换一次，推出结合所有能量损失的完整表达式。

同样把燃料烧热推活塞，柴油机效率却明显更高——差别就在'压缩'两个字上。

沿箭头从左到右看，热机效率逐级提升，色块表示效率档次。

算热机效率分三步：先算燃料放了多少热，再求实际做的有用功，最后一除就是效率。

从已知条件出发，两步算出热机效率：先算总放热 Q，再算 η=W/Q。

刚才算了几个热机效率，数值都不高——大部分能量都被废气、摩擦散热、不完全燃烧分走了。要让效率提高，思路很朴素：把这些漏掉的部分堵回来。

前面讲过不完全燃烧是一种损失——那究竟怎么量化「烧没烧」这件事？这就要引入燃料利用率。

两个常被混用的效率指标：一个衡量『燃料转化的天花板』，一个衡量『化学能被吃进去多少』。

• ✓燃料化学能是总输入，机械能是有用输出
• ✓效率分母是「完全燃烧放热」，非实际放热
• ✓废气带热是最大损失，柴油机效率领先汽油机
• ✓提升效率的本质是减少四类损失

某汽油机燃烧燃料放出 1.0×10⁷ J 热量，废气带走 3×10⁶ J，冷却水带走 2×10⁶ J，克服摩擦耗散 1×10⁶ J，对外做有用功 4×10⁶ J。该热机的效率为：

先自己琢磨每个问题，想清楚再看参考答案——开放题没有标准答案，参考答案只是给你一个思考方向。