14.2 热机的效率 课件-2023-2024学年人教版九年级物理全一册

第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率 1 新课引入 我们学习了物理的功与机械，介绍了机械效率概念，大家能够说出它的概念吗？ 2 学习目标 了解热机的效率。 了解不同材料的热值。 了解热机的使用对社会的贡献和给环境带来的影响。 3 燃料的热值 人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。 4 燃料的热值 生活中的几种燃料： 天然气 酒精 煤 5 燃料的热值 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。例如，燃烧1 kg煤放出的热量，是燃烧1 kg木柴放出热量的两倍多。我们把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。 6 燃料的热值 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成。在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。 7 热机的效率 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小。例如，用煤烧水，有效利用的热量只是被水吸收的热量。高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失掉了。 8 热机 通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改造的潜力很大。例如，取暖用的小型锅炉，如果把煤磨成煤粉或煤粒，从而加大与氧气的接触面积，再把空气吹进炉膛，就会比煤块燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 9 热机 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？ 思考： 对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。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。 【解析】 10 热机的效率 蒸汽机的效率很低，只有6%~15%。内燃机中，燃料是在汽缸内部燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，所以内燃机的效率比蒸汽机的高。汽油机的效率为20%~30%，柴油机的效率为30%~45%。 11 热机的效率 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。 12 热机的效率 在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。 13 知识点 热机的效率： （1）定义：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。（2）计算公式：，表示用来做有用功的那部分能量，表示燃料完全燃烧放出的能量，表示效率。（3）提高效率：①尽量使燃料充分燃烧；②尽量减少各类热量的损失；③在热机的设计和制造上，采取先进技术；④使用时，注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 14 知识点 燃料的热值：（1）定义：热值是指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，是一种物质特定的性质。（2）单位：J/kg，读作焦每千克。（3）理解：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。气体燃料的热值在数值上等于1燃料在标准状态下完全燃烧放出的热量。单位是焦每立方米，符号是。（4）计算公式：固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=q。气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq。Q 表示热量（J），q 表示热值（J/kg）， 表示固体燃料的质量（kg），V 表示气体燃料的体积（）。 15 知识点 环境保护 （1）热机带来的环境污染：废气污染、噪声污染、热污染。 （2）保护措施：改进燃烧设备，消除粉尘；提高燃料的综合利用率，采取集中供暖；开发利用污染小和无污染的能源，如太阳能、地热能、风能等；在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。 16 课堂练习 例题1：下列说法中正确的是（ ）。 A. 燃料的热值与燃料燃烧的程度有关 B. 燃料的热值与燃料的种类有关 C. 燃料的热值与燃料的多少有关 D. 燃料的热值与以上三个因素都有关 B 知识点：燃料热值的理解 课堂练习 【解析】 热值是某种燃料完全燃烧放出的能量。热值的大小与燃料的燃烧程度无关，所以选项A说法不正确。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，不同种类的燃料其热值一般不同，所以选项B说法正确。燃料的热值与燃料的多少无关，所以选项C说法不正确。燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧程度，质量的多少以及是否燃烧等均无关，所以选项D说法不正确。故选B。 课堂练习 例题2：燃气灶烧水时把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到1