14.2 热机的效率 -2023-2024学年人教版物理九年级上学期

第二节 热机的效率 第十四章 内能的利用 燃料种类很多，煤炭、汽油、天然气等等，为什么火箭会使用氢来作为燃料呢？ 思考 学习目标 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。 02 从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念；能简单计算燃料释放出的热量 。 01 燃料的热值 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？ 固体燃料 液体燃料 气体燃料 木炭、煤等 汽油、酒精等 煤气、天然气等 相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ 思考 经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 1.定义： 2.物理意义： 3.国际单位： 4.计算公式： 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。符号：q 放出热量能力强弱。 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 焦每千克，符号是J/kg（气体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=mq， 气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。 燃料的热值 数值物理意义： 对于热值的理解，我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”. 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. 　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。 一些燃料的热值 　　热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系. 总结： 那么，为什么发射火箭上天要用氢做燃料呢？ 自带燃料和氧化剂的火箭 长征五号运载火箭（简称“胖五”）是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液氧发动机 根据热值表，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？ 氢的热值是1.4×108 J/kg 干木柴的热值1.2×107 J/kg 放出热量 Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J 约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。 需要干木柴 m= = ≈1.2105kg 1.4×1012J 1.2×107J/kg 甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么（ ） A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值 B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量 C.甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大 D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小 解析： Q放的大小与质量m和燃料的热值q都有关，即Q放=mq，因此，甲放出的热量较多，其质量和热值不一定大，但是质量和燃料热值的乘积一定大，故应选D. × D × × √ 内外P16-1,2 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？ 热机效率 有用机械能 摩擦内能 燃气内能 废气带走 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。 2、公式： 1、定义： 3、意义： 小结 热机的效率能达到100%吗？为什么？ 　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。 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% 常见的热机效率 如何提高热机效率，节约能源，减少污染？ 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（润滑），提高效率； 3.利用废气的能量，提高燃料的利用率; 4.在热机的设计和制造上采用先进的技术。 提高热机效率 例题 某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m 3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10 3J/(kg•℃)，天然气的热值为3.2×10 7J/m 3。求：  （1）天然气完全燃烧放出的热量；  （2）水吸收的热