第2章 3.热机效率(课件PPT)【夺冠百分百】2024-2025学年九年级全一册物理新导学课时练（教科版）河北专版

山东鑫聚仁数字制作中心 第二章　改变世界的热机 3.热机效率 知识梳理 导学园地 1.热机所做 与所用燃料 ⁠释放的热量 之比叫做热机的效率，热机效率 (选填“能”或 “不能”)达到100％。 2. 是热机性能的重要指标。在热机的各种能量 损失中， 带走的能量最多，设法利用 ⁠的能 量是提高燃料利用率的重要措施。 3.内燃机大量使用，促进了社会的进步，使人类享受了现代 文明，但在使用内燃机的同时又给人类带来了污染，这主要 是指 污染和噪声污染。 1.燃料燃烧时总有一 部分热量损失，不能 全部用来做有用功， 所以热机效率总小于 1。 2.热机效率的高低不 仅取决于消耗燃料的 多少，还取决于热机 所做有用功的多少。 有用功 完全燃烧 不能 热机效率 废气 废气 大气 目录 上页 首页 下页 知识点一：热机效率 【典题1】某同学估算煤气灶烧水时的效率，他在烧水壶中装入V＝2.5 L水，烧水前的 水为20 ℃，将水加热至100 ℃，立即关闭煤气，烧水前、后燃气表的示数变化ΔV＝ 0.105 m3， 该同学查得煤气的热值q＝4.0×107 J/m3，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水 的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，求： (1)水吸收的热量。 解：(1)烧水壶中装入水的体积为V＝2.5 L＝2.5×10－3 m3，由ρ＝可得装入水的质量 为m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×2.5×10－3 m3＝2.5 kg；水吸收的热量为Q吸＝c水m(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝8.4×105 J。 目录 上页 首页 下页 (2)燃气灶的烧水效率。 解：(2)由q＝可得煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝qV＝4.0×107 J/m3×0.105 m3＝ 4.2×106 J；燃气灶的烧水效率：η＝＝×100％＝20％。 目录 上页 首页 下页 【变式1】某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30％，废气带走35％， 机械摩擦损耗10％，由于汽油容易挥发等原因，其利用率只有90％，则2 kg汽油完全 燃烧(热值为4.6×107 J/kg)获得的机械能是(　D　) A. 0.09×107 J B. 3.39×107 J C. 0.88×107 J D. 2.07×107 J D 目录 上页 首页 下页 【变式2】(教材九上P29图2－3－2改编)如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效 率(η)等于(　B　) A. ×100％ B. ×100％ C. ×100％ D. ×100％ B 目录 上页 首页 下页 名师点睛 无论是能量转移型(热传递)还是能量转化型(做功)，若无能量损失，则Q吸＝Q放或Q 吸＝W总；若有能量损失，则有Q吸＝ηQ放或Q吸＝ηW总。 目录 上页 首页 下页 知识点二：热机的使用对环境的影响 【典题2】有一种新式的汽油机，它在吸气冲程只吸入空气，而在火花塞点火前喷入汽 油，喷入汽油量和吸入空气量由电子系统控制，这种汽油机又称电喷机。与传统的汽 油机相比，燃烧更充分，从而使它的效率更 ，对大气污染更 ⁠。 高 小 目录 上页 首页 下页 【变式3】下列供热方式，最有利于环境保护的是(　D　) A. 用煤作燃料供热 B. 用石油作燃料供热 C. 用天然气或煤气作燃料供热 D. 用太阳能供热 D 目录 上页 首页 下页 —— 基础巩固练 —— 1. 热机效率高是指(　D　) A. 热机温度高 B. 热机功率大 C. 热机在单位时间内消耗燃料少 D. 燃料燃烧放出的能量转化为机械能的百分比大 D 目录 上页 首页 下页 2. 世界各国大力开展了对煤的新技术利用的研究，其中一项就是把煤转化成煤气，这 样做的最大好处是(　D　) A. 煤气的热值比煤的热值大 B. 便于交通运输、贮存 C. 煤气比煤使用方便 D. 能提高燃料的利用率，减少环境污染 D 目录 上页 首页 下页 3. 下列关于热值和热机效率的说法正确的是(　D　) A. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 B. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C. 柴油机的热机效率通常为100％ D. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D 目录 上页 首页 下页 4. 某汽油机用来做有用功的那部分能量是燃料完全燃烧所放出能量的四分之一，则此 汽油机的热机效率是(　B　) A. 20％ B. 25％ C. 50％ D. 75％ 5. 做同样多的功，甲柴油机用3 h消耗了2 kg柴油，乙柴油机用2 h消耗了3 kg柴油，则 (　D　) A. 甲的功率大，效率高 B. 甲的功率大，效率低 C. 乙的功率大，效率高 D. 乙的功率大，效率低 B D 目录 上页 首页 下页 6. 使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他 家的天然气灶将质量为2 kg、初温为15 ℃的水加热到95 ℃，水吸收的热量 是 J；若此过程的热效率为40％，则此过程消耗天然气 m3。[水 的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107 J/m3] 6.72×105 0.04 目录 上页 首页 下页 　　 甲 乙 (1)汽油机的 冲程是将机械能转化为内能。甲、乙两实验中，与此冲程能量转 化相同的是 实验。 (2)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 ⁠。 (3)某台汽油机飞轮的转速为2 400 r/min，在1 s内，对外做功 次。 压缩 甲 降低 20 7. 汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利。汽车应用了许多物理知识， 请你解答： 目录 上页 首页 下页 —— 素养提升练 —— 8. (开放试题)热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情 况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。如图所示是某热机工作过程的 “能流图”，请根据图示信息回答以下问题。 (1)该热机能量耗散的主要渠道是什么？ 解：(1)由能流图可知，克服摩擦耗能6％、机 械散热耗能30％、废气带走热量36％，因此该 热机能量耗散的主要渠道是废气带走热量。 目录 上页 首页 下页 (2)请结合能流图谈一谈如何有效地利用能量，减少热量的耗散。 解：(2)根据能流图可知，要有效地利用能量， 减少热量的耗散，应减少热机部件间的摩擦、 减少机械散热，同时减少废气带走的热量。 目录 上页 首页 下页 9. 如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。 表1 第1代 第2代 第3代 第4代 燃料 氧气和 汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢 氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧 表2 燃料 热值 燃料 热值 汽油 4.6×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg 目录 上页 首页 下页 (1)使用氢作为燃料的主要优点是 和 ⁠。 热值大 无污染 (2)某火箭发射时携带了3×104 kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克 初温为20 ℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，当地大气压为1标准大气压] 解：(2)液态氢完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝3×104 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×1012 J， 水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2 × 1012 J， 根据Q吸＝cm(t－t0)可得水的质量： m水＝＝＝1.25×107 kg。 目录 上页 首页 下页 (3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中，一辆氢 能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h，消耗了2 kg燃料，求该发动机的效率。 解：(3)由W有＝Pt＝7×104 W×1.8×103 s＝1.26×108 J， Q放'＝m'q＝2 kg×1.4×108 J/kg＝2.8×108 J， 则该发动机的效率：η＝＝×100％＝45％。 目录 上页 首页 下页 $$