第十四章 第2节 热机的效率------2024-2025学年人教版物理九年级上学期

第十四章 内能的利用 2. 热机的效率 自主学习 教材P22-24 4min 热值和热机的效率 生活中我们可以使用哪些燃料？ 该如何分类？ 固体燃料 液体燃料 气体燃料 木炭、煤等 汽油、酒精等 煤气、天然气等 一、燃料的热值 （1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？ （2）相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？ （3）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 观察与思考 （1）某种燃料完全燃烧放出的热量Q与其质量m之比，叫作这种燃料的热值。 （4）物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 热值 （2）燃料的热值用q 表示，热值的单位是J/kg. q的单位：J/kg Q的单位：J m的单位：kg （3）定义式： 观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义） 煤油 4.6×107 木炭 3.4×107 汽油 4.6×107 无烟煤 3.4×107 氢气 14.3×107 石油 4.6×107 焦碳 3.0×107 天然气 4.4×107 柴油 4.3×107 烟煤 2.9×107 煤气 4.2×107 酒精 3.0×107 干木柴 1.2×107 气体 液体 固体 常用燃料的热值（单位：J/kg） （5）对于气体燃料也有用标准状态体积来表述的情况 Q的单位是J V的单位是m³ q的单位是J/m³ （6）燃料燃烧放出热量的计算 练一练 50g酒精完全燃烧放出的热量是多少？（q酒精=3.0×107J/kg） 10kg酒精完全燃烧放出的热量是多少？ 50g酒精的热值与10kg酒精的热值是什么关系？ 已知：m=50g=0.05kg 求：Q 解：Q=mq =0.05kg×3.0×107J/kg =1.5×105J 热值是燃料本身的性质，与燃料质量以及燃料是否完全燃烧无关。50g酒精的热值与10kg酒精的热值是一样的。 Q=mq =10kg×3.0×107J/kg =3×108J 二、热机的效率 1.燃料的利用率 很难完全燃烧 水吸收了多少热量？ 热量燃烧放出的热量，哪去了？ 采暖锅炉如何提高燃料的利用率 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？ 2、热机的效率 燃料释放的热量（100%） 废气（33%~35%） 冷却水（30%~32%） 摩擦与辐射（7%~9%） 输出有用功 （25%~30%） 100% 发动机风扇（10%） 变速齿轮（10%） 轴（4%） 克服车轮阻力（17%） 克服空气阻力（42%） 克服爬坡阻力（17%） 汽车内燃机的能量流向 公式： 定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的 热量之比，叫做热机的效率 热机效率是热机的重要指标。效率高，性能好。 一些热机的效率 蒸汽机 4%~8% 燃汽轮机 50%~60% 蒸汽轮机 25%~30% 汽油机 26%~40% 柴油机 34%~45% 喷气发动机 50%~60% 3、改变世界的热机 用蒸汽轮机发电的火电站。 几百年来，为了提高热机效率，科学家、工程师去探索、创新，技术日趋先进，应用更加广泛。各种火电站和热电站，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能；以热机为动力的汽车、飞机、轮船把世界联系在一起。 火电站 炼钢厂 拥堵的汽车 热机，给人类文明带来了进步，也给环境造成了污染。 热机排出的二氧化碳引起温室效应，对地球表面热平衡有较大影响。 随着科学技术的进步，人类已有能力利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能热机，控制和减少污染。 提高热机效率，节约能源，减少污染的措施 ①改进燃烧设备，消除烟尘； ②提高燃料的综合利用，采取集中供热； ③充分开发利用污染小和无污染的能源； ④在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。 归纳与小结 1. 关于热机效率，下面说法正确的是（ ） A、热机效率可能等于1 B、热机效率一定小于1 C、热机效率越高，其损失的能量越多 D、热机效率越高，对环境的影响越大 B 优化大师课堂 2.关于热机的效率，下列说法正确的是（ ） A．蒸汽机效率比内燃机高 B．热机的功率越大，它的效率一定越高 C．热机的效率是热机性能的重要指标 D．热机使用的燃料热值越大，热机效率就越高 C B 4.用烟煤烧水时，将10 kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4 kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。试求∶
 （1）水吸收的热量是多少?
 （2）1.4 kg 的烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）热效率是多少?
 （4）分析热效率不高的两种原因。 解析∶
(1) Q吸=cm△t =4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100-20)℃=3.36×107J （2）Q放=mq=1.4 kg×3×107J/kg=4.2×107J （4）热效率不高的原因有∶ 烟煤没有完全燃烧， 热传递的过程中有热量损失等 4.用烟煤烧水时，将10 kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4 kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。试求∶
 （1）水吸收的热量是多少?
 （2）1.4 kg 的烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）热效率是多少?
 （4）分析热效率不高的两种原因。 （3） 5.某型号的汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L。已知汽油的密度为ρ汽油=0.7×103kg/m3，汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg。假设燃油完全燃料，汽油机的效率为40%，则该型号汽车在此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？ 解：消耗汽油1.5L的质量m=ρ汽油V =0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg 。 燃烧1.05kg汽油释放的热量Q放=mq汽油 =1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J。 所做有用功W=ηQ放=40%×4.725×107J=1.89×107J。 5. 某型号的汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L。已知汽油的密度为ρ汽油=0.7×103kg/m3，汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg。假设燃油完全燃料，汽油机的效率为40%，则该型号汽车在此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？ 匀速行驶6km受到牵引力 汽车匀速行驶，它受平衡力作用。 阻力与牵引力相等，为3.15×103N。 F=W/s=1.89*107J/6000m=3.15*103N Lavf57.77.100 $$