14.2热机的效率- ----2024-2025学年人教版初中物理九年级全一册

第十四章 第2节 热机的效率 复习导入 （1）什么样的机械叫热机？ （2）汽油机和柴油机的共同特点有哪些？ 利用内能工作的机械叫热机。 ①都是将燃料放在汽缸内，燃烧后产生高温高压的气体，推动活塞对外输出机械能。 ②都是四冲程构成的一个工作循环，周而复始的工作。 （3）用于做功的内能从何而来？ 将燃料放在汽缸内，燃烧后产生的内能。 生活中有哪些燃料？ 一、燃料 1.燃料的分类 固体燃料 液体燃料 气体燃料 2.能量转化： 化学能转化为内能 一、燃料 3.人类对燃料的利用历程 木柴 煤炭 石油 天然气 汽油、煤炭、柴油、液化气 我们现在很难见到燃烧干木柴取暖和做饭，这是为什么呢？ 除了环保方面的原因，与燃料自身有没有原因呢？ 做个实验来探究下吧 实验：探究不同燃料放热能力 思考：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，水升高的温度相同吗？ 实验过程： 1.称取质量相同的酒精和干木柴各5g 2.称取两杯质量相同和初温相同的水2000g 3.在相同环境中，使用酒精和干木柴给水加热，直至燃料燃尽，用温度计分别测出两杯水的末温，计算出升高的温度，并记录数据。 实验：探究不同燃料放热能力 实验数据： 燃料 加热前水温t0/℃ 加热水后温t/℃ 水温升高△t/℃ 5g酒精 28 83 55 5g干木柴 28 62 34 温度 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。 这里我们用水升高的温度判断燃料放热的多少。 为了比较燃料的特性，引入了“热值”这一物理量。 这说明：相同环境下，燃烧酒精放出的热量比干木柴多。 一、热值 1.定义： 2.表达式： 指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程。 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。用符号 表示。 热量（J） 质量（kg） 热值（J/kg） 3.单位： 焦每千克（J/kg） 4.物理意义： 1J/kg表示质量为1kg的燃料完全燃烧放出的热量为1J。 一、热值 热值是燃料的特性，不同的燃料热值一般不同，下列是一些燃料的热值表： 发现热值还有一个单位： 焦每立方米（J/m3） 发现热值还有一个表达式： 使用时具体情况具体分析。 一、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？ 　　氢的热值是1.4×108J/kg 　　干木柴的热值1.2×107J/kg 放出热量Q = 热值q×质量m =1.4×108 J/kg× 10×103 kg=1.4×1012J 需要干木柴质量 　　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。 为什么发射火箭上天要使用氢作燃料？ 一、热值 利用家用煤气灶，把质量为1kg的水，从室温加热至100℃，消耗多少煤气？我们来实际测算一下，请观看视频。 加热前：710.971m3 加热后：710.9946m3 710.9946m3-710.971m3=0.0236m3 这些煤气能放出多少热量？他们都被水吸收了吗？ 一、热值 用煤气将质量为1kg的水烧开（从25℃加热至100℃），这些煤气完全燃烧放出的热量是多少？水吸收的热量是多少？（煤气的热值是3.9x107J/m3） 煤气放出的热量： 水吸收的热量： 水吸收的热量远远小于煤气放出的热量，为什么在烧水时，水不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 煤气燃烧放出的热量除了要加热水，还要加热容器和周围的空气，即有热量的损耗。 是不是似曾相识？ 炉子烧水的效率 与机械效率相似，水吸收3.15x105J热量，煤气需要放出9.204x105J热量。这也是一种效率。也用符号 表示。 定义： 公式： 上页中，煤气加热水的效率为： 提高炉子烧水效率的方法： （1）增加供氧 （2）炉壁选用隔热材料 （3）增大受热面积 水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子烧水的效率。 效率很低 三、热机的效率 热机（如内燃机）在工作时，能不能将燃料所放出的热量全部用来对外做功呢？热量都去哪里去了呢？ 定义： 公式： 无用的机械能 有用机械能 燃气内能 损失的内能 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 三、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% 所有的热机的效率都小于1。 三、热机的效率 提高热机效率的方法： （1）使燃料充分燃烧 （2）尽量减小各种热量损失 （3）在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料 这些方法可以提高热值吗？ （4）保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功 热机效率不高，因此，我们要节约能源，提高热机的利用率。 　 对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　) 　　A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 　　B．燃料没燃烧时就没有热值 　　C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 　　D．容易燃烧的燃料热值一定大 小试牛刀 C 　 关于热机效率，下列说法正确的是：（ ）　　　　　　　 　　A．热机效率越高，即热机做的有用功多 　　B．热机效率越高，即热机的功率越大 　　C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑 　　D．提高热机效率，有利于环保减排 C D 小试牛刀 已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 　　Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J 　　m = Q c(t -t0) 8.4×106 J 4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃) 　　 = 　　 = 40 kg 课堂小结 一、燃料 燃料的分类 化学能转化为内能 二、热值 1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量 单位：焦每千克(J/kg) 表达式： 三、炉子烧水的效率 课堂小结 四、热机 的效率 提高热机效率的方法： （1）使燃料充分燃烧 （2）尽量减小各种热量损失 （3）在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料 （4）保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功 Lavf57.62.100 $$