14.2 热机的效率 讲义-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

14.2热机的效率 【知识讲解】 燃料的认识 1、燃料的种类 固体燃料：有木柴、煤等。液体燃料：有汽油、煤油、酒精等。 气体燃料：有煤气、天然气、氢气等。 2、燃料的燃烧过程 燃料的燃烧过程，是把储存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 燃料的热值 1、热值的概念 （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。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）单位：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.  （对于气体燃料，热值在数值上等于1m3燃料完全燃烧放出的热量，单位是焦每立方米，符号是J/m3）   （3）定义式：q=Q/m或q=Q/V（气体燃料） （4）计算公式：Q放=mq或Q放=qV 2、热值的物理意义： 热值是表示燃料燃烧时放热本领的物理量。例如：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示的意义是：1kg酒精完全燃烧时，放出的热量为3.0×107J。 11正确理解热值11 对于热值的理解，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。确定的燃料才有确定的热值，不同的燃料有不同的热值。热值反映了燃料的燃烧特性，热值大，反映1kg 的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，或者说，化学能转化成的内能多。 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。 燃料的利用率 1、燃料不完全燃烧时能量的流向 在用煤、煤气或天然气给盛水的壶烧水时，燃料燃烧放出的热量不是被水全部吸收，有一部分被壶、炉灶吸收，有一部分散失到周围的空气中，再加上燃料不可能完全燃烧。所以，燃料的利用率只是一部分。 （1）燃料的利用率就是有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 （2）公式：η=(Q吸/Q放)×100% 2、内燃机中燃料燃烧释放的能量的流向 对热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功（转化为机械能），还有相当一部分能量散失了。 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)公式：η=(Q有/Q总)×100%，其中Q有表示用来做有用功的能量，Q总表示燃料完全燃烧放出的能量。 (3)物理意义:热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 提高热机效率的途径 1、常见热机的效率 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%。 2、提高热机效率的有效途径 ①尽量减小各种热量损失；②保持良好的润滑，尽量减小摩擦；③尽可能使燃料充分燃烧等。 科学·技术·社会 从火车到火箭火箭的工作原理：燃料和氧化剂在燃烧室中燃烧，生成高温高压燃气，并通过喷管向后高速喷出，对火箭产生推力而发射出去。火箭的应用：用于发射探测器、航天器和人造卫星。 【巩固练习】 1.某种燃料      燃烧放岀的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值，用符号   表示。热值的单位是       ，符号是      。 2.酒精的热值3×107J/kg所表示的物理意义是            ，酒精未燃烧时，其热值是      。运载火箭采用液态氢做燃料，这是因为液态氢具有较大的    。 3.在挑选汽车时，发动机(汽油机)效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一。有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断。输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机的效率越    ，原因是           。 4.关于q=Q/m的理解，下列说法正确的是（    ） A.当燃料充分燃烧时，其热值会增大 B.某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关 C.若燃料燃烧不充分时，部分能源将浪费掉，热值将减小 D.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料的质量成反比 5.汽车油箱里的汽油用掉一半后，剩下的汽油中，不变的物理量有（    ） A.密度、热值、比热容 B.质量、密度、比热容 C.质量、密度、热值 D.质量、热值、比热容 6.甲、乙两辆汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（    ） A.甲做功比乙多 B.以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少 C.甲消耗的汽油比乙少 D.甲做功比乙快 7.为了节约能源，需要提高热机的效率。下列措施不能提高效率的是（    ） A.尽量增加热机的工作时间 B.尽量使燃料充分燃烧 C.尽量减少废气带走的热量 D.尽量减少热机部件的摩擦 8.燃气热水器是用天然气作为燃料给水加热的，已知天然气的热值为4.0×107J/m3，完全燃烧2m3的天然气可以获得多少热量? 9.天然气是一种清洁能源，完全燃烧1m3的天然气放出的热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭放出的热量?(q天然气=8.7×107J/m3，q焦炭=3.0×107J/kg) 10.某家庭需要将50kg、初始温度为10℃的水加热到50℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧0.8m3的煤气。[C水=4.2×103J/(kg·℃)，q气=4.2×107J/m3]求: (1)这些水从10℃加热到50℃需要吸收的热量； (2)完全燃烧0.8m3的煤气放出的热量； (3)煤气灶烧水的效率。 11.小明的爸爸新买了一辆小汽车，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW。请运用所学知识解答下列问题。(q汽油=4.6×107J/kg) (1)汽车匀速行驶的速度为多少? (2)汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大? (3)汽车发动机的效率是多少? 1 学科网（北京）股份有限公司 $$