14.2 热机的效率-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

热机的效率 14-2 1. 认识燃料的热值的定义 2.会利用热值的公式进行简单的热量计算 3.了解热机的效率及提高热机效率的途径 学习目标 14.2.1燃料的热值 01 燃料 同学们是否知道“海湾战争”？为什么美国人会大动干戈呢？除了一些政治原因外，中东地区藏有最吸引工业发达国家的是什么？ 石油 石油经过分馏法可提炼出汽油、煤油和柴油。它们都是燃料 01 常见的燃料有煤、石油（汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。 日常生活中常用到的燃料有哪些？ 木柴 煤 固体酒精 固体燃料 气体燃料 天然气 液化气 沼气 01 01 原油 汽油、柴油 液体燃料 煤油 01 常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃烧时都会释放热量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果有不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？ 交流与讨论： （1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在完全燃烧时，放出的热量是否相同？ （2）相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪种燃料能烧更多的开水？ （3）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？ 10kg的干木柴 1kg煤 1kg的干木柴完全燃烧 要比较不同燃料燃烧释放能量的能力不同，首先必须保证哪些量相同才能进行比较？ （1）燃料的质量要相同 （2）都要完全燃烧 怎么比较它们谁的放热本领强呢？ 对相同质量的水进行加热，比较两杯水升高温度的多少，来确定燃料的放热本领。 水升高温度越多，燃料的放热本领越强 实验方法 控制变量法、转换法 探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少？ 1、用天平称出质量相同的酒精和干木柴 2、用天平称出质量相同的水 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 9 加热前的 水温t0/℃ 燃料燃尽 后的水温t/℃ 水温的 变化t/℃ 酒精 28 83 55 干木柴 28 62 37 实验结论：用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 为了比较燃料的特性,引入了“热值”这一物理量表示燃料放出热量的本领。 温度 燃料 实验数据 热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 定义式： q: 燃料的热值 Q：燃料完全燃烧放出的热量 m: 燃料的质量 热值单位：焦每千克；符号：J/kg。 气体燃料：J/m3。 V：气体燃料的体积 探究新知 观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义） 煤油 4.6×107 木炭 3.4×107 汽油 4.6×107 无烟煤 3.4×107 氢气 1.4×108 石油 4.4×107 焦炭 3.0×107 天然气 4.4×107 柴油 4.3×107 烟煤 2.9×107 煤气 3.9×107 酒精 3.0×107 干木柴 1.2×107 气体（ J/m3 ） 液体（ J/kg ） 固体（ J/kg ） 常用燃料的热值 热值是燃料本身的一种特性，由燃料种类决定,与燃料的质量和放出的热量无关 如q氢=1.4×108J/kg表示的意义： 1kg氢完全燃烧放出的热量是1.4×108J。 探究新知 01 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。 好像很厉害的样子 我们来做一个简单的小结：热值其实就是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。 01 练一练 1．下列关于热值的说法正确的是（　　） A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．热量燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 下列关于热值的说法正确的是（　 　 ） A．若质量减小一半，则燃料的热值减小一半 B．若放出的热量增大一倍，则燃料的热值增大一倍 C．燃料的热值与燃料燃烧的质量多少、放热的多少都无关 D．若同种燃料燃烧充分一些，其热值会增大一些 E．燃料燃烧时，用的燃料越多，获得的热值越大 F．不同燃料燃烧时，放出的热量越多的燃料的热值大 G．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出的热量较多的燃料，热值越大 H．不同的燃料完全燃烧，放出相同热量时，质量较少的燃料，热值较大 I．容易燃烧的燃料热值不一定大 CGHI 14.2.1燃料的热值 √ 14.2.2热值计算 【想想议议】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？ 热机的效率　 废气带走的能量 散热 克服摩擦力做功 其他能量损耗 有用的机械能 燃料燃烧释放的能量 01 热机的效率 由上图可知，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。 无用的机械能 有用机械能 燃气内能 损失的内能 1、定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出来的能量之比称为热机效率。 2、公式： W有 ×100% η= 3、热机的效率是热机性能的重要指标 Q总 所以，对于像汽车这样的热机而言，真正能转变为对外做有用功的那部分能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 于是，我们把，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出来的能量，之比称为热机效率。 公式为。。。 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。 01 热机的效率 想一想： 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%。 热机效率 Pt 做功 放热 加热效率 c 吸热 放热 01 热机的效率 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% 01 提高热机效率的途径 为了合理利用资源，人们一直都在努力提高热机的效率。那如何合理利用能源，提高热机的效率？ 议一议 怎样提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧; 尽量减少各种热量损失( 主要途径）； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 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。 利用废气的能量。 为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　） A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间 D 一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，共计损失了4.8×107J能量，下列说法错误的是（　　） A．该柴油机的效率为40% B．用来做有用功的能量为3.2×107J C．通过科技进步，在未来内燃机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 C 汽车厂对某型号汽车进行测试，汽车以108km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了2.5min，汽车受到的阻力是3.0×103N，共消耗了1.2L燃油（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg，求： （1）汽车行驶的路程是多少？ （2）汽车牵引力所做的功是多少？ （3）汽车发动机的效率是多少？ 4.5×103m 1.35×107J ≈35.2% 小明所在的学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率。 他们用酒精灯给100g的20℃水加热，经过一段时间测得 水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容 为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg。则此过程中水吸收的热量为_____________J；4.2g酒精完全燃烧放出的热量是_____________J，酒精灯烧水时的热效率为_____%。 2.52×104 1.26×105 20 14.2.2热值计算 √ $$