14.2 热机的效率 2023-2024学年人教版物理九年级全一册

一、新课引入 知荆州、爱荆州、兴荆州 人教版初中2011版物理 九年级全一册 第十四章第2节 热机的效率 湖北文久江工作室 学习目标: 1.知道燃料热值的定义、单位。从能量转化的角度认识,并能进行相关的计算; 2.通过能量的转化与转移,认识热机的效率,并能计算热机的效率。 1.燃料的热值: 物理学中,把某种燃料_时放出的热量与其_之比叫做这种燃料的热值。可用字母q表示,它是燃料的一种特性。热值在数值上等于_某种燃料_放出的热量。 2.热机的效率 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。用来做_的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之_,叫做热机的效率。 二、自主学习 完全燃烧 质量 1kg 完全燃烧 有用功 比 三、合作探究 探究一、燃料的热值 柴薪 石油 煤炭 天然气 活动1.说说生活中常见的燃料 活动2.说说在生活中使用过哪些燃料烧过水?并进行分类。 草木、煤炭等 石油、酒精、汽油等 煤气、天然气等 固体燃料 液体燃料 气体燃料 4.定义式 燃料完全燃烧所释放的热量(J) 燃料质量(kg) 燃料热值(J/kg) 1.定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。 2.单位:焦每千克,符号是J/kg。 3.热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如q氢=1.4×108J/kg,表示的意义:质量为1kg的氢完全燃烧时放出1.4×108J的热量。 活动3.热值概念的理解 (1)“某种燃料”:说明热值与燃料的种类有关,热值是燃料本身的一种特性,反映了该种燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能本领的大小。 (2)“完全燃烧”: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。热值与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 (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。 热值的理解,抓住三个关键词: 有效利用 60% 高温的空气带走相当一部分热量,一部分热量直接散失掉 未燃烧 15% 散失 25% 燃料很难完全燃烧 被水吸收的热量 活动1.探究炉子烧水时燃料的利用率 探究二、热机的效率 废气带走的能量 散热、克服摩擦损失 活动2.探究内燃机中的能量流程 真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 内燃机工作时能量流向图: 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。 活动3.热机的效率的定义及理解 定义 定义式 做有用功的能量 燃料完全燃烧放出的能量 热机效率 1.使燃料充分燃烧; 2.尽量减少各种热量损失; 3.在热机的设计和制造上采用先进的技术; 4.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能量。 活动4.提高热机效率的途径探讨 在热机的各种能量损失中,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。 题1.某家庭需要将100 kg、20 ℃的水加热到50 ℃作为生活用热水,他们利用煤气灶烧水,需燃烧1.2 kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)。 求: (1)100 kg20 ℃的水加热到50 ℃需吸收的热量; (2)完全燃烧1.2 kg煤气放出的热量; (3)煤气灶烧水的效率。 探究三、热机效率的相关计算 解:(1)水吸收的热量: Q吸=cm水(t-t0) =4.2×103J/kg•℃×100kg×(50℃-20℃) =1.26×107J (2)完全燃烧1.2kg煤气放出的热量: Q放=qm气=4.2×107J/kg×1.2kg=5.04×107J (3)煤气灶烧水的效率: η=Q吸/Q放=1.26×107J/5.04×107J=25% 题2.在一次物理实验中,共燃烧酒精42g,如果酒精完全燃烧,则能释放多少热量?这些热量被10kg的水完全吸收,水的温度能上升多少摄氏度?【酒精的热值q=3.0×107J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)】 解:42g=42×10-3kg 酒精完全燃烧释放的热量:Q放 =qm酒精 =3.0×107J/kg×42×10-3kg=1.26×106J 水吸收的热量:Q吸 =Q放 =1.26×106J 水的温度上升的度数: 答:酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J;水的温度能上升30℃。 五、检查反馈 2.关于燃料的热值,以下说法中正确的是 ( ) A.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 B.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 C.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 D.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃