14.2 热机的效率-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

是直线吗？ 第十四章 第2节 热机的效率 1 热值 人类在原始社会就知道利用燃烧柴薪来取暖、烧饭，现代社会人们所用的能量很大一部分仍然是从燃料的燃烧中获得。我们生活中经常用到的燃料还有哪些呢？ 柴薪、煤炭等 1、燃料的分类： 固体燃料 汽油、酒精等 液体燃料 煤气、天然气等 气体燃料 气体燃料 液体燃料 固体燃料 天然气 汽油、煤油、柴油、液化气、酒精 木材、煤炭 能量转化：化学能转化为内能 想想议议 你知道燃料的种类有哪些吗？ 热值 轴 你知道发射火箭用的是什么燃料吗？ 氢（液氢） 为什么不用木柴做燃料呢？ 不同燃料燃烧的放热本领不同 液态氢气储罐 燃料燃烧时放出的热量与哪些因素有关？ 热值 燃料的热值 从燃烧说起 能量转化：化学能转为内能的过程 哪些物质能燃烧？ 木柴 煤炭 可燃冰 酒精 煤油 油 天然气 石油气 氢气 哪些燃料“耐烧”呢？ 如何比较呢？ 迁移 这是一种“性能” 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？ 【实验探究】 探究燃料的放热能力 【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。（控制变量法） （转换法） 燃料放出的热量转换成质量相等的水升高的温度进行比较。 仪器的安装顺序：由下到上 固体酒精 热值 ②公式 固、液体燃料 Q：表示放出的热量，单位是焦，符号为 J m：表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg V： 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3 q：表示热值。固、液体燃料单位是焦/千克，符号为 J/kg 气体燃料单位使用焦/米3 ，符号为J/ m3 对于气体燃料 燃料的热值 q ③物理量及其单位 q 热值 热值 q 热值 热机的效率 1、用柴薪烧开水时，柴薪是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？ 2、热机也有类似的情况：在内燃机中，燃料燃烧产生的能量到哪里去了呢？ 热机的效率 燃烧产生的内能 都去了哪里？ 燃料燃烧时， 真的能“完全燃烧”吗？ 未完全燃烧部分仍以化学能的形式储存在燃料中 转化为内能 加热气缸以及周围的设备 并未做功的气体，随废气一起排出 推动活塞做功，内能转化为机械能 燃料中的化学能 变为机械能，一定都有用吗？ 设备之间摩擦损耗 连杆等转动的能量 车辆行驶的机械能 还从燃烧说起 高温废气 热机的效率 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？ 热机真正转变为对外做功的部分 机械传热损失的能量（散热） 废气排出带走的能量 燃料不能完全燃烧 由于机械转动等,克服摩擦做功所消耗的能量 由图可知，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，很多能量都散失了。 热机的效率 ①设法利用废气的能量 热电站既供电又供热，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。 供电 供热 蒸汽轮机 大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。 热电站 提高热机效率的方法 ②减少机械摩擦，保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。 提高热机效率的方法 ③尽量使燃料充分燃烧。例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。 提高热机效率的方法 ①设法利用废气的能量 大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。 ②减少机械摩擦 涂润滑油可以保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。 ③尽量使燃料充分燃烧。 例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。 提高热机效率的方法 热机的效率 蒸汽机的效率6%~15% 汽油机的效率20%~30% 柴油机的效率30%~45% 效率较低 数量太多 热机的效率一般不超过60% 以我国为例，截至2023年8月，全国机动车保有量达4.3亿辆。 过去几年，中国新增1亿吨炼油能力，全部被新增的3500万辆汽车吞噬掉。 急需提高热机效率 机械效率 ←有用功 ←总功 热机的效率 1. 直观感受“有用”的部分其实并不太多——学生对内燃机的效率 有个大致评估； 2. 渗透能量守恒的思想； 3. 为后续“提高效率”途径提供思路。 ←用来做有用功的那部分能量 ←燃料完全燃烧放出的能量 热机效率 更加侧重能量视角体会功和能的关系 燃料的热值 　　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？ 　　再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？ 放出热量Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J 需要干木柴 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。 所以火箭大多用液氢作为燃料，因为热值大，且清洁环保 宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来 17 热机的效率 ①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料. ②燃料燃烧过程中化学能转化为内能. ①定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比. 是燃料的一种特性. ②公式：固体q 气体q ③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/ m3 ） ①热机的效率：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. ② 公式：η ③提高热机效率的方法：利用废气的能量、 减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧. 燃 料 热 值 热机的效率 $$