14.2 热机的效率 课件- 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十四章　内能的利用 第2节　热机的效率 知识点1　燃料的热值 1. 2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F 运载火箭成功发射。火箭发射常用液态氢作为燃料，主要 是因为液态氢具有(　D　) A. 较低的凝固点 B. 较低的沸点 C. 较大的比热容 D. 较大的热值 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2. 关于热值，下列说法正确的是(　D　) A. 燃料燃烧不完全时热值变小 B. 燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C. 2 kg煤的热值大于1 kg同种煤的热值 D. 燃料热值是燃料的特性，与其他因素无关 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 3. 人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领 不同，是因为它们的 (填“热值”“热量”或 “温度”)不同。 热值　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 4. 小明在学习了热值的概念后去查询了一些燃料的热值，如 表所示，热值最大的是 (填燃料名称)。500 g的酒精 完全燃烧放出的热量是 J。 氢　 1.5×107　 燃料名称 干木柴 烟煤 木炭 酒精 汽油 氢 热值 约1.2× 107J/kg 约2.9× 107J/kg 3.4×107 J/kg 3.0×107 J/kg 4.6×107 J/kg 1.4×108 J/kg 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 5. 中医药是中华文化的瑰宝，中医的理疗方式中蕴含了许多 物理知识。例如，艾灸利用艾条燃烧产生的热量刺激人体 穴位，能够达到防病治病的目的。若一根质量为0.05 kg的 艾条，完全燃烧能放出1.4×106 J的热量，则该艾条的热值 为 J/kg，当该艾条燃烧掉一半后，其热 值 (填“变大”“变小”或“不变”)。 2.8×107　 不变　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 知识点2　热机的效率 6. 一内燃机的能量流向图如图所示。该内燃机的效率为 (　D　) D A. 7％ B. 28％ C. 31％ D. 34％ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 7. 下列关于热机效率的说法中正确的是(　D　) A. 热机的功率越大，效率越高 B. 热机消耗的燃料越少，效率越高 C. 燃料的热值越大，热机的效率越高 D. 完成相同的有用功，所用的同种燃料越少，热机的效率 越高 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 【点易错】①热机的效率高，表示做功同样多时消耗更少 的燃料或消耗同样多的燃料时对外做更多的功。②热机的 效率与热机的功率无关。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 8. 一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量，共 计损失了4.8×107 J的能量，下列说法正确的是(　D　) A. 用来做有用功的能量为3.2×106 J B. 该柴油机的效率为60％ C. 通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 D. 减少机械间的摩擦可以提高热机效率 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 点拨：该柴油机用来做有用功的能量W有＝Q放－W损＝8×107 J－4.8×107 J＝3.2×107 J，故A错误；该柴油机的效率η＝×100％＝×100％＝40％，故B错误；柴油机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而做额外功，因此效率不可能达到100％，所以即使科技进步，也不能实现能量零损失，故C错误；减少机械间的摩擦可以减少能量的损失，因此可以提高热机效率，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 9. 现在使用涡轮增压发动机的汽车越来越多。与自然吸气发 动机相比，涡轮增压发动机中的燃料可以更充分地燃烧， 下列关于热值和热机效率的说法中正确的是(　B　) A. 燃料燃烧更充分，可以增大热值 B. 燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C. 涡轮增压发动机的热机效率可达100％ D. 燃料燃烧放出的热量越多，热机效率越高 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 10. 在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”的实验中： (1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不只与燃料种类有 关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 ⁠相 等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相 同，以便于 ⁠ ⁠。 质量　 通过水升高的温度来反映燃料燃烧放出 的热量　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 (2)如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是 ⁠。 温度计的玻璃泡没有全部浸入烧杯中的水中　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 (3)小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装 置，并准备好停表。在两燃烧皿中分别加入准备好的 酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作： ①同时点燃酒精和碎纸片； ②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，分别读取温度计 的示数； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 ③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的 示数。 小红认为上述操作中，操作 是错误的。小明根 据正确操作获得的数据，算出了酒精和碎纸片的热 值，发现结果均小于它们的实际热值，原因是 ⁠ ⁠ ⁠。 ②　 酒精 和碎纸片没有完全燃烧且它们燃烧放出的热量有一部 分会散失到空气中 　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 11. [2023荆州中考]某燃气热水器将20 L的水从20 ℃加热到70 ℃，完全燃烧了0.21 m3的煤气，水吸收的热量 是 J，该燃气热水器烧水的效率是 ⁠ 。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3 ，煤气的热值为4×107 J/m3] 4.2×106　 50％ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 点拨：水的质量m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×20×10－3 m3 ＝20 kg， 水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg× (70 ℃－20 ℃)＝4.2×106 J， 煤气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq＝0.21 m3×4×107 J/m3＝8.4×106 J，该燃气热水器烧水的效率η＝×100％＝×100％＝50％。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 12. 如图所示为一台压路机，某次压路作业中，它以2 m/s的 速度水平匀速前进1 000 m，此过程中压路机的发动机输 出功率为120 kW。若发动机的效率为40％，完成此次作 业至少需要消耗 kg柴油。(柴油的热值取4×107 J/kg，g取10 N/kg) 3.75　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 点拨：发动机做的有用功W＝Fs＝·s＝×1 000 m＝6×104 N×1 000 m＝6×107 J， 柴油燃烧释放的热量Q放＝＝＝1.5×108 J， 至少需要柴油的质量m＝＝＝3.75 kg。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 13. [2023保定竞秀区期末]使用清洁能源天然气有助于国家提 出的2060年前实现碳中和的目标。现用天然气灶将质量 为5 kg、初温为18 ℃的水加热到98 ℃，已知水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为4.2×107 J/m3，若此 过程的热效率为40％。求： (1)此过程中水吸收的热量。 解：(1)此过程中水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×5 kg×(98 ℃－18 ℃)＝1.68×106 J。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 (2)此过程中消耗天然气的体积。 解：(2)此过程中消耗天然气的体积 V＝＝＝0.1 m3。 13. [2023保定竞秀区期末]使用清洁能源天然气有助于国家提 出的2060年前实现碳中和的目标。现用天然气灶将质量 为5 kg、初温为18 ℃的水加热到98 ℃，已知水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为4.2×107 J/m3，若此 过程的热效率为40％。求： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 14. 【学科素养·科学探究】[2023扬州中考]如图所示， 在估测薯片热值的实验中，小军设计了两种对水加热 的方式。 方式一：薯片在小烧杯中燃烧； 方式二：薯片在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是 。在进行实验 时，要让薯片充分燃烧，操作是 ⁠ ⁠。 方式二　 用吹风机加快薯片 周围的空气流动速度　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 点拨：(1)若采用方式一对水加热，能使烧杯上部水的温度升高，而烧杯下部水的温度几乎不变，所以温度计测得的示数不准确，方式二中薯片在燃烧皿中燃烧，给烧杯中的水加热，能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化，故两种加热方 式中合理的是方式二；在进行实验时，要让薯片充分燃烧，操作是用吹风机加快薯片周围的空气流动速度； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 (2)用天平量取100 g水，并测出一片薯片的质量，用以上 选取的方式燃尽薯片，并用温度计测出水升高的温 度，所测出的薯片热值偏 ，原因是 ⁠ ⁠。 小　 薯片燃烧 放出的热量不能完全被水吸收　 点拨：(2)热传递过程中存在热损耗，薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收，根据水吸收的热量所测出的薯片热值会偏小。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 $$