第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率 -2023～2024学年人教版物理九年级全一册

第2节 热机的效率 第十四章 内能的利用 导入新课 让我们思考下，我们都能够从哪里获得内能呢？ 导入新课 再让我们来想一下，我们从不同物质获取内能得多少一样么？ 1.通过学习，认识燃料的热值的定义，会利用热值的公式进行简单的热量计算。 2.通过学习，能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向；知道什么是热机效率；如何提高热机效率。 3.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。 学习目标 讲授新知 一、燃料的热值 让我们思考下：不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？ 讲授新知 1.燃料的热值 1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？ 相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ 1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 让我们设计实验进行探究：选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。实验采用控制变量法和转换法。 讲授新知 1.燃料的热值 实验表明：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 前面的实验表明，燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 讲授新知 1.燃料的热值 热值定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。 热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 热值的国际单位：焦每千克，符号是J/kg（气体燃料为J/m³）。 固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm。 讲授新知 1.燃料的热值 气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。 要知道热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 关于热值，我们要理解它的含义，抓住三个关键词。 讲授新知 1.燃料的热值 （1）“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小。 （2）“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小。 （3）“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同。 一些常用燃料的热值如下。 讲授新知 1.燃料的热值 想一想，为什么我们发射火箭上天要用氢做燃料？已知氢的热值是1.4×108 J/kg，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？ 讲授新知 2.燃料热值的有关计算 “可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为多少？ 讲授新知 2.燃料热值的有关计算 讲授新知 二、热机的效率 想一想，用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 讲授新知 1.热机的效率 在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？ 讲授新知 1.热机的效率 既然热机工作有能量损耗，那么就有效率之说了。 讲授新知 1.热机的效率 用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。热机的效率是热机性能的重要指标。 一般来说，蒸汽机的效率只有6%~15%，汽油机的效率为 20%~30%，柴油机的效率为30%~45%。 讲授新知 1.热机的效率 某汽车的输出功率是60kW，正常行驶的速度为54km/h，汽车内燃机的效率是25%，该汽车要是行驶108km，要消耗多少kg的汽油？（汽油的热值4.6×107J/kg） 讲授新知 2.热机效率的相关计算 如何提高热机效率，节约能源，减少污染？ 讲授新知 3.提高热机效率 （1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧。 （2）改进热机，减少各种能量损失，提高效率。 （3）利用废气的能量，提高燃料的利用率。 知识总结 学以致用 1. 对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B.燃料没燃烧时就没有热值 C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料 的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D.容易燃烧的燃料热值一定大 答案：C。 学以致用 2.下列能提高热机效率得 （ ） A.让更多的燃料燃烧 B.提高热机功率 C.减少各种热损失 D.利用热值大的燃料 答案：B。 学以致用 3.下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ） A．减少各种热损失