(教参)第2章 3 热机效率-【提分教练】2022-2023学年九年级物理上册同步(教科版)

3．热机效率 素养 目标 1．结合内燃机的能量流向图，知道影响热机效率的因素。(科学思维) 2．根据热机效率的定义，掌握热机效率的计算。(科学思维) 3．了解提高热机效率的方法，培养环保意识、节能意识。(科学态度与责任) 1．结合汽车内燃机的能量流向图，在热机的能量损失中， 废气 带走的能量最多，其次是 冷却水 吸收的热量。 2．热机所做 有用功 与所用燃料 完全燃烧释放的热量 之比叫做热机的效率，它是热机性能的重要指标。 3．结合表格我们知道，效率比较高的热机是 喷气发动机和燃气轮机 ，效率最低的是 蒸汽机 ；汽油机和柴油机中， 柴油机 的效率比较高。 4．各种火电站和热电站里， 蒸汽轮机 正将煤炭、天然气和石油转化为 电 能；以 热机 为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连接在一起。 5．热机，给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。热机排放的 二氧化碳 引起了温室效应；汽车内热机的废气和冷却水带走总热量的60%，成为城市 热岛效应 的元凶之一；另外，各种汽车发出的 噪声 也是危害人们身心健康的公害之一。 6．炉具的热效率 (1)做有用功的能量，就是水吸收的能量。设水的质量是m水，比热容为c，可以用公式Q吸＝ 　cm水Δt　表示水吸收的热量。 (2)设燃料的质量为m，热值为q，则燃料完全燃烧放出的热量Q放＝ qm 。 (3)炉具加热的效率：η＝　＝　。 7．热机效率 (1)做有用功的能量，是汽车行驶时牵引力对热机做的功。设牵引力为F，汽车行驶距离为s，则有用功W有＝ Fs ；设汽车的功率为P，行驶的时间为t，则有用功W有＝ Pt 。 (2)设燃料质量为m，热值为q，则燃料完全燃烧放出的热量为Q放＝ qm 。 (3)热机的效率：η＝　　。 【判一判】 1．热机燃料燃烧释放的能量，大部分都转化为热机的机械能。 (　×　) 2．热机燃料燃烧释放的能量中，废气带走的能量最多。 (　√　) 3．燃料燃烧释放的能量相同时，做的有用功越多，热机的效率越高。 (　√　) 4．在各种热机中，蒸汽机是最早出现的，它的效率也最高。 (　×　) 5．热机可以用在各种交通工具中，作为提供动力装置。 (　√　) 6．火力发电中，没有用到热机。 (　×　) 7．热机在使用时，废气和冷却水带走的热量，会造成城市的热岛效应。 (　√　) 　热机效率 如图所示是汽车内燃机的能量流向图，分析图片信息思考下列问题。 汽车的能量来源是什么？ 答案：汽车的能量来源于汽油机内汽油的燃烧提供的内能。 除去有用功之外的能量损耗有哪些？ 答案：废气、冷却水、摩擦与辐射损耗。 结合上述问题回答什么是热机效率？ 答案：热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机效率。 关于热机效率，下列说法正确的是(　C　) A．热机效率越高说明热机做功越快 B．新能源汽车发动机的效率可达100% C．做功冲程既存在化学能转化为内能也存在内能转化为机械能 D．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机效率越高 热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 解析：热机的效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，做功快慢是代表热机的功率，热机效率与功率大小无关，故A错误；机械工作过程中不可避免地由于摩擦而产生额外功，因此效率不可能达到100%，故B错误；做功冲程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，向下推动活塞时将内能转化为机械能，故C正确；由热机效率的概念可知，在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越低，故D错误。 1．汽油机工作过程中，对外做有用功的能量占燃料完全燃烧所释放能量的四分之一，其热机效率为(　A　) A．25% B．75% C．100% D．50% 2．汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明(　D　) A．甲做的有用功多 B．相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油节约一些 C．甲比乙用的汽油少 D．完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多 　热机效率的相关计算 全球汽车保有量在迅速增长，截至2020年，全球处于使用状态的汽车数量较世纪初翻了两番，石油能耗大幅增加，提高汽车内燃机的效率成为节约能源的有效措施。 热机效率的计算公式是什么？ 答案：热机效率η＝×100%。 如何提高热机效率？ 答案：给机器加润滑油减少有害摩擦，简化机械传动部分的结构。 某氢能源公交车以10 m/s的速度在平直公路上匀速行驶，发动机的功率为200 kW，每行驶700 m消耗氢燃料0.2 m3，计算在这个过程中：(氢燃料的热值为1.4×108 J/m3) (1)发动机做了多少机械功； (2)0.2 m3的氢燃料完全燃烧放出的热量； (3)这台公交车发动机的效率。