14.2热机的效率课件-2024-2025学年物理人教版九年级全一册

14.2 热机的效率 学习目标 1、从能量转化的角度认识燃料的热值。 2、掌握有关热值的计算。 3、通过能量的转化和转移，认识热机效率。 4、提高热机效率的方法。 2 导入新课 相同质量的不同燃料， 燃烧时放出的热量是不是相同？ 固体燃料 不相同 液体燃料 气体燃料 3 一、燃料的热值 【提出问题】 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？ 一、燃料的热值 【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。 实验方法 控制变量法和转换法 大量的实验事实证明： 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 热值：表示燃料放出热量的本领。 一、燃料的热值 1. 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 4. 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。 q: 燃料的热值 Q：燃料完全燃烧放出的热量 m: 燃料的质量 3. 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 2. 定义式： 完全燃烧：烧完、烧尽。 热值是燃料的属性（只与燃料的种类有关） 一、燃料的热值 　　1. 请说出你熟悉燃料的热值，并说明物理意义。 2. 观察热值表，你有什么收获？ 自主思考 　从热量的角度分析，为什么发射火箭上天要用氢做燃料？ 【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？ 知识点 2 热机的效率　 9 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，叫做热机的效率。 公式 10 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% 11 热机与环境 12 【思考】如何提高热机效率，节约能源，减少污染？ 1 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； 2 改进热机，减少各种能量损失； 3 利用废气的能量。 13 1.对于燃料的热值，下列说法正确的是 （　　） 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.燃料不完全燃烧时热值变小 D.燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 14 2.探究煤油和酒精的放热能力 如图所示，两套完全相同的装置，甲、乙烧杯中加入质量和初温都相同的水．在甲、乙燃烧器皿中分别加入质量相同的煤油和酒精，待燃料完全燃烧后观察温度计示数． 15 （1）怎样比较燃料放出的热量？ 燃料燃烧给水加热，不计热量损失，水吸收全部热量，通过比较　　　　　　　　来比较燃料放出的热量． （2）怎样比较水吸收的热量？ 质量、初温相同的水，通过比较 　　　　　　　　　　来比较水 吸收的热量． 水吸收的热量 水升高的温度 16 （3）实验记录了如下数据： 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃ 煤油 25 44 酒精 25 34 17 分析数据得出结论：质量相同的煤油和酒精，　　　　　燃烧放出热量多，即放热能力强． （4）为了形容燃料的放热能力，我们将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　　　　. 煤油 热值 18 D 4.一个成人参加一次马拉松长跑消耗的能量为1.32×107 J．这些能量需要完全燃烧多少千克的干木柴才能得到？（q干木柴＝1.2×107 J/kg） 20 5.　小明想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量．通过实验发现，这些热量相当于每天将30 kg、20 ℃的水烧开．[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），一标准大气压下]求： （1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？ （2）如果普通煤的热值为3×107 J/kg，从理论上讲，小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤？（不考虑热损失） 21 解：(1)m＝30 kg，Δt＝100 ℃－20 ℃＝80 ℃， c＝4.2×103 J/(kg·℃)， Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×80 ℃ ＝1.008×107 J. 22 答：略． 23 6.烟煤的热值是2.9×107J/kg，完全燃烧160 g烟煤放出的热量是多少？若这些热量全部被20 kg 水吸收，水的温度增加多少？[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]（不计热散失；燃料均完全燃烧；结果保留整数） 解：m＝160 g＝0.16 kg，q＝2.9×107 J/kg， Q＝mq＝0.16 kg×2.9×107 J/kg＝4.64×106 J. 热量全部被吸收，Q吸＝Q放＝4.64×106 J， c＝4.2×103 J/(kg·℃)，m＝20 kg， 24 25 2 50 酒精没 有完全燃烧、酒精燃烧放出的热量没有全部被液体吸收、液 体A边吸收热量边蒸发带走了热量等 不同 多 完全燃烧放出 的热量 质量 热值 4.2×105 10 空气(或燃气灶) 效率 大 9．汽油的热值为4.6×107 J/kg，有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：（1）一个重600 N的人，从山脚爬到高30 m的山顶，他克服重力做了多少焦耳的功？（2）如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，那么需要汽油的质量是多少千克？（结果利用科学记数法表示并保留一位小数） 解：(1)G＝600 N，h＝30 m， W＝Gh＝600 N×30 m＝1.8×104 J. 31 答：(1)从山脚爬高到30 m山顶，克服重力做功1.8×104 J；(2)需要汽油的质量为3.9×10－4 kg. 32 3. 如图所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为 ( ) A．η＝eq \f(E1＋E2＋E3＋E4,E)×100% B．η＝eq \f(E1,E)×100% C．η＝eq \f(E1＋E3＋E4,E)×100% D．η＝eq \f(E2,E)×100% 解：q＝1.2×107 J/kg，Q＝1.32×107 J. m＝＝＝1.1 kg. 答：这些能量需要完全燃料1.1 kg的干木柴． (2)不考虑热损失， Q放＝Q吸＝1.008×107J，q＝3×107 J/kg， m＝＝＝0.336 kg. Δt＝＝≈55 ℃. 答：完全燃烧160 g烟煤放出的热量为4.64×106 J，水的温度增加55 ℃. 7．(1)完全燃烧1.4 g酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的2 倍。0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J。这些热量全部被100 g的液体A吸收，液体的温度升高了50 ℃；完全燃烧1.4 g酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收，液体的温度升高了Δt＝50 ℃(不考虑散热)。 (2)现用图示装置加热200 g的液体A，燃烧了1.4 g酒精，液体升高的温度小于Δt，有哪些原因会导致这个结果？酒精 没有完全燃烧、酒精燃烧放出的热量没有全部被液体吸收、 液体A边吸收热量边蒸发带走了热量等 。 8．木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧得到了下表所列的数据。 燃料的质量/g 100 200 300 400 燃料完全 燃烧放出 的热量 Q木柴/J 1.3×106 2.6×106 3.9×106 5.2×106 Q焦炭/J 3.0×106 6.0×106 9.0×106 12.0×106 Q木炭/J 3.4×106 6.8×106 10.2×106 13.6×106 (1)从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是不同 的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多 。 (2)从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料完全燃烧放出的热量 和质量 的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称为热值 ，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。 (3)完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量是4.2×105 J，如果这些热量完全用于加热水，可使10 kg的水温度升高10 ℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了空气(或燃气灶) (答一个即可)。[q天然气＝4.2×107 J/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] (4)在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入效率 来描述，我们总是希望它的值越大 越好。 (2)由题意得，Q放＝W＝1.8×104 J，q＝4.6×107 J/kg， m＝＝≈3.9×10－4 kg. $$