14.2热机的效率导学案 2024-2025学年人教版九年级全一册物理

14.2：热机的效率导学案 学习准备 学习目标 1．日常中的燃料有很多的种类，根据你的经验，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是否相同？说出你的论点与原因。 2．我们已学过效率这个物理量，说说你对热机效率一词的认识。 2．汽车热机中燃烧的的燃料所产生的热量有哪种几种流向？说出你对此的认识。 学习过程 一、燃料的热值 情景问题 小燕所居住的小区有的用户使用煤气来做燃料，有的用户使用天然气来燃料，通过调查，小燕惊奇地发现，天然气的价格是只是煤气价格的1/3左右，同是燃气，价格为什么相差那么大呢？ 自主学习 阅读P138和P139页内容，思考下面的问题： （1）如图是使用燃烧烧水时的情景，燃料的燃烧是一种 化学 反应，在燃烧过程中，储存在燃料中的 化学能 被释放，变成周围物体的 内能 ，供我们加热或取暖。 （2） 1kg 的某种燃料 完全 燃 烧所放出的 热量。其符号是 q ，单位是 J/kg 或 J/m3 . （3）观察课本P139页的热值表，完成下面问题的思考： ①热值是燃料的一种 特性 ，每种燃料都有自己的 热值 ，不同的燃料热值一般 不同 。 ②热值只与燃料的种类 有关，与燃烧的质量和燃料燃烧时放出热量的多少 无关 。 ③柴油的热值是3.3×107 J / kg ，它表示：1千克的柴油完 全 燃烧时放出的热量为3.3×107焦 学以致用 通过学习热值的知识可知，不同的燃料的热值通常是不同的，因而相同质量的燃料燃烧所放出的热量也不同，天然气的热值比煤气的热值小很多，在同等的条件下，燃烧同质量的天燃气放出的热量自然比煤气小很多，所以天然气的价格要比煤气低很多。 二、热机的效率 情景问题 小聪从网上搜到下面三种热机的效率，小聪发现它们的效率普遍偏低。你认为这些热机 燃烧所产生的热都散失到哪里去了呢？ 自主学习 阅读P139页内容，思考下面的问题： （1）燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量 不会 全部用来做 有用功的，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，叫热机效率。 （2）要根据下面所示的汽油机的能量流程图，填写有关的能量流向方向： ①废气带走：②热传递散失；③摩擦损耗 学以致用 热机是将内能转化为机械能的机器，热机在工作过程中不断燃烧燃料,燃烧燃料放出的热量,其中一部分用来做有用功,另一部分则散失了.内能的散失主要有以下几个方面:燃料燃烧产生的高温为废气带走一部分能量;一部分能量消耗在散热上;还有一部分能量消耗在机械损失上一部热机,所以到最后，用来做有用功的能量所占的比例较小。 随堂练习 1．燃料的热值是指 1kg 千克的某种燃料完全燃烧所放出的热量，汽油的热值是4.6×107J/kg，它表示的物理意义是 1千克酒精完全燃烧放出4.6×107J的热量 ，若把0.5kg的酒精完全燃烧放出的热量是 2.3X107J J。 【解析】：汽油的热值是4.6×107J/kg，它表示的物理意义是：1kg汽油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J．完全燃烧0.5kg的汽油能放出的热量是：Q放=mg=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J 2. 天然气是一种清洁燃料，沈阳市部分公交车和出租车开始使用天然气来代替柴抽或汽油．它燃烧时释放的内能转化为汽车的 机械 能．已知天然气的热值为7×107J/m3，某汽车消耗2L天然气所释放的热量为 1.4X104J/ J(假设天然气完全燃烧)． 【解析】：石油天然气是不可再生资源，汽车的内燃机可以将天然气燃烧时释放的内能转化为汽车的机械能；天然气所释放的热量可以利用公式Q=qV=7×107J/m7×2×10-3m3=1.4×104 J； 3．由于能源危机，淮安市的机动车使用了汽油兑酒精作为燃料。许多人担心这样会影响燃料的性能。为了解决这个顾虑，最恰当的方法是检测下面哪一个物理量（ C） A．质量 B．温度 C．热值 D．比热容 【解析】：值是燃料的一种特性，常用热值来区分煤炭的优劣，所以最恰当的方法是检测热值． 4．柴油机的效率比汽油机高，是由于（C） A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大 B．柴油的比热比汽油的比热大 C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高 D．柴油的密度比汽油的密度大 【解析】：柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少．是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多． 5．提高热机效率的有效途径是（ B ） A、采用优质的燃料 B、减少热机的各种损失，保证良好的润滑 C、降低热机的功率 D、避免使用热机 【解析】：采用优质的燃料，提高燃料的热值，并不能提高热机的效率．所以选项A说法错误．减少热机的各种热损失，保证良好的 润滑，可以提高有效利用的能量与总能量之比，所以选项B说法正确．降低热机的效率很明显不符合题意，所以选项C说法不对；不使用热机，并不能提高热机的效率．所以选项D说法不对． 6．下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（ A ） A、 热机的大量使用会造成环境污染 B 、所有的热机都是用汽油作燃料 C 、汽车排出的尾气 都是有毒气体 D 热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除 【解析】：热机都是靠燃烧燃料获得能量的，汽油、柴油等燃料燃烧时都会放出有害气体，污染环境，所以选项A是正确的；热机中有燃烧汽油的（汽油机），有燃烧柴油的（柴油机），有燃烧液态氢的（火箭喷气发动机），所以选项B是错误的；汽车排出的气体中有二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氮氢化合物等，其中二氧化碳和水蒸气是无害的，所以选项C是错误的；消声器只是减弱噪声，而不是消除噪声，所以选项D是错误的． 7．查表可知，某种天然气的热值为煤气热值的1/2倍，这表明（ B ）． A、产生相同的热量，使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍 B、产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的2倍 C、产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的1/2 D、天然气火焰的温度为煤气火焰温度的2倍 【解析】：因为天然气的热值为煤气热值的1/2倍，则产生相同的热量，使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍；产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的2倍。 8．汽油机的效率往往比柴油机低，下图所示的交通运输工具中,常用汽油机作为动力的是（ A ） 【解析】：日常中的机动车通常使用汽油机与柴油机作为动力，汽油机与柴油机在使用过得中的主要区别是汽油机是“点燃式”，其效率较低，功率相对较小，通常应用于较为轻便的机动车上，而柴油机是“压燃式”效率相对较高，功率也比汽油机的大，通常应用于重型机动车上。题中所述的四种交通工具中，A属于轻型类，BC属于重型类，而D则是使用电能的，不使用内燃机， 9．现代家居加热燃料主要是是使用瓶装液化石油气，每瓶中装入液休气的质量为15kg，液化气的热值取5X107J/kg. (1)一般情况下完全燃烧0.05kg的液化石油气能把4kg25℃的水加热致沸腾，请你计算此过程中对液化石油气的的利用效率大约是多少？ （2）若整瓶液化石油气完全燃烧释放出的热量的40%被散失，那么利用的热量是多少？ （3）从节约能源的角度考虑，若将上述散失的热量全部利用起来，可相当完全燃烧多少千克煤放出的热量？烟的热值取3X107J/kg. （1）η=Q有/Q总=CmΔt/qm=4.2×103J/(kg·℃×4kg×(100℃—25℃)/ 5X107J/kg×0.05kg=50.4% (2)Q=qm=5X107J/k×15kg×(1—40%)= 4.5×108J (3) =qm=5X107J/k×15kg×40%=3×108J；m=Q/q=3×108J/3X107J/kg=10kg. ※中考链接 1．（2024·黑龙江牡丹江）关于热机，下列说法正确的是（　C　） A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 2. （2024·山东济宁）下列与数据有关的说法正确的是（ D ） A．频率为106Hz的电磁波一定比105Hz的电磁波的传播速度快 B．功率为100kw的机械一定比60kw的机械做的功多 C．热值为3.7X107J/kg的燃料一定比3.0X107J/kg的燃料放热多 D．质量为50kg的物体一定比20kg的物体的惯性大 3. (2024·江苏宿迁）氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行车，一次性充满0.02kg氢气，2h能匀速骑行50km，氢能自行车与骑行者总质量为84kg，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，氢气热值为1.4X108J/kg。氢气完全燃烧产生的热量是 2.8X106 J，氢气的利用效率是 75% 。 4. （2024·辽宁）汽油机在 做功 冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为2.3X107J，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗 2 kg的汽油（汽油的热值取4.6X107J/kg）。 5. 2024·四川广元）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，水的比热容为。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 4.2x109 J，若这些热量完全被水吸收，可使 1.25X104 kg水的温度从20℃升高到100℃。 6. （2024·山东聊城）随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。某地有一风力发电站，其中一台风力发电机1s内提供的电能约为1.8×104J，1年内提供的电能约为4.8×1011J。求： (1)若该风力发电机1s内提供的电能全部转化为内能，并有70%被水吸收，可以使100g常温下的水升高多少摄氏度 30℃ ；[c水=4.2×103J/（kg·℃）] (2)若该风力发电机1年内提供的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生的热量约40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭 4X104 。（煤炭的热值q约3.0×107J/kg） 学科网（北京）股份有限公司 $$