7.3.2热机的效率（课件）- 【上好课】2024-2025学年九年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 3.2 热机的效率 YF 教学目标 一 01 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同， 建立热值的概念。 02 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 03 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 课堂引入 二 人类在原始社会就知道燃烧木柴来取暖、烧饭。 钻木取火 用火烤肉 化学 内 　　木柴是燃料的一种，燃料能通过燃烧，释放出热量，即将燃料的_____能转化成___能。 3 课堂引入 二 　　在现代社会，人类依然离不开燃料，你生活中接触过、听说过哪些燃料？分别是用于哪方面的？ 　　例：木柴——取暖、烧水、煮饭 固体燃料 液体燃料 气体燃料 　木柴、 　 煤等 　汽油、 　柴油、 　 酒精等 　煤气、 　天然气、 　沼气等 4 燃料的热值 三 　　现代生活中，我们常用煤气烧水煮饭，而不再使用木柴；汽车选择汽油、柴油作为燃料，火箭选择液氢作为主要燃料。 　　在不同领域使用不同的燃料，这是为什么呢？和燃料自身某种性质有关吗？ 提出问题 猜想与假设 　　相同质量（或相同体积）的不同燃料，通过燃烧释放的热量不同。 燃料的热值 三 比较相同质量的酒精和木柴燃烧时放出的热量 实验 1、设计实验 （1）怎样比较放出热量的多少？ （2）本实验需要采用哪些实验方法？ 　　给水加热，水升高的温度越大，说明水吸收的热量越多，即燃料放出的热量越多。 　　转换法，控制变量法。 燃料的热值 三 （3）实验步骤 　　①分别称取 5 g 的酒精（装入酒精灯中）和木柴。 　　②取两个相同的烧杯，分别倒入 200 g 的水。 　　③组装实验器材。 　　④在相同的环境中，记录两杯水的初温。 　　⑤点燃酒精和木柴给水加热。 　　⑥待酒精或木柴燃尽时，记录水的末温。 燃料的热值 三 燃料 初温 t0/℃ 末温 t/℃ 水温的变化 Δt/℃ 5 g 酒精 28 83 55 5 g 木柴 28 62 34 2、实验数据 3、实验结论 燃烧相同质量的酒精和木柴，酒精放出的热量多。 燃料的热值 三 燃料燃烧时放出热量的多少 燃料的质量 燃料的种类（某种性质） 　　燃烧 1 kg 汽油，测得放出的热量为 4.6×107 J；燃烧 100 g 液氢，测得放出的热量为 1.4×107 J，则_____燃烧时的放热能力更强。 怎样定义一个物理量来描述燃料燃烧时的放热能力这一性质呢？ 比值定义法——放出的热量与质量之比。 液氢 燃料的热值 三 1、燃料的热值 （1）定义： 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值。 （2）定义式：q= q表示燃料的热值； Q表示燃料完全燃烧放出的热量； m表示燃料的质量。 （3）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。 （4）单位：国际单位是焦/千克；符号为J/kg （5）燃料燃烧放出的热量 质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量Q放＝mq 燃料的热值 三 （6）气体燃料的热值 ①定义：气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫作这种气体燃料的热值。 ②公式：q= q表示燃料的热值； Q表示燃料完全燃烧放出的热量； V表示燃料的体积。 ③单位：焦/米3，符号：J/m3。 燃料的热值 三 2、一些燃料的热值表（单位：J/kg） 观察一些燃料的热值表，你有哪些发现？ （1）热值是燃料的一种特性。不同燃料的热值一般不同，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 （2）氢的热值最大：氢气热值1.43×108J/kg 燃料的热值 三 【想一想】①热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？ ②火箭上为什么用液态氢作燃料？ ③热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？ 【解答】 ①表中热值最大的是氢，热值1.4×108J/kg，热值最小的是干木柴，热值1.2×107J/kg。 ②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大。 ③热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同的热值。 热机的效率 四 燃料 初温 t0/℃ 末温 t/℃ 水温的变化 Δt/℃ 5 g 酒精 28 83 55 　1、已知酒精的热值是 3.0×107 J/kg，求 5 g 酒精完全燃烧放出的热量。 2、根据实验数据，求实验中 200 g 的水吸收的热量。 Q放 = qm酒精 = 3.0×107 J/kg×5×10－3 kg = 1.5×105 J Q吸= cm水Δt = 4.2×103 J/(kg · ℃)×200×10－3 kg×55 ℃ = 4.62×104 J 计算与分析 热机的效率 四 没有完全燃烧损失的能量 被烧杯吸收的热量 散失到空气中的热量 3、水吸收的热量为什么小于酒精完全燃烧放出的热量？ Q放 = 1.5×105 J Q吸 = 4.62×104 J 列1 第一季度 第二季度 10.38 4.62 热机的效率 四 　　4、一位同学在家中用燃气灶烧水进行实验，用温度计测量水的温度，通过计算得到水吸收的热量是 2×105 J，通过煤气表得到消耗煤气的体积为 0.024 m3，则这些煤气完全燃烧放出的热量为_________J。（煤气的热值取 1.7×107 J/m3） Q放 = qV煤气 = 1.7×107 J/m3×0.024 m3 = 4.08×105 J 4.08×105 热机的效率 四 5、之前实验中的加热装置与该燃气灶相比，哪个烧水的效率更高？ Q放1 = 1.5×105 J Q吸1 = 4.62×104 J Q放2 = 4.08×105 J Q吸2 = 2×105 J 列1 第一季度 第二季度 10.38 4.62 列1 第一季度 第二季度 10 10 热机的效率 四 机械效率 烧水的效率 有用功 额外功 总功 水吸收的热量 燃料没有完全燃烧损失的能量、被容器等吸收的热量、散失到空气中的热量 燃料完全燃烧放出的热量 （　　 　　或　　 　　） 讨论：如何提高烧水的效率？ 热机的效率 四 提高烧水的效率的方法： 被容器等吸收的热量 燃料没有完全燃烧损失的能量 散失到空气中的热量 ①采用供氧、把固体燃料加工成小碎块等方法，使燃料燃烧更充分。 ②使用比热容小的材料制造容器。 ③增大受热面积。 ④在由隔热材料建造的炉子中加热等。 热机的效率 四 想想议议 1、在汽车行驶过程中，内燃机中的燃料能够完全燃烧吗？ 汽车排出的废气有汽油味，说明燃料不能完全燃烧。 ①牵引汽车前进，转变为有用功的能量。 ②排出的废气温度很高，带走了大部分能量。 ③发动机需要冷却，冷却剂等吸收了部分能量。 ④齿轮等机械间存在摩擦，克服机械传动的摩擦消耗的能量…… 2、燃料燃烧释放的能量到哪里去了？ 热机的效率 四 越大，说明这个内燃机的效率越高。 3、从能量流向的角度分析，怎样评价内燃机的好坏？ 想想议议 燃料燃烧不完全损失的能量 E1 高温高压的燃气 机械摩擦损失 的能量 E3 散热损失、废气 带走的能量 E2 转变为有用功 的能量 E4 Q放 = qm 内燃机的能量流向 销售额 第一季度 第二季度 第三季度 2.5 3 4 热机的效率 四 热机的效率 （1）热机能量流向示意图 热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。 燃料的 内能 热机的效率 四 （2）热机的效率 ①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 ②公式： η 或η ③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 热机的效率 四 提高热机效率的主要途径 （1）尽量减少各种热量损失，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。 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 热机的效率 四 （2）在热机的设计和制造上，采用先进的技术. （3）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 当堂测试 五 1、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 当堂测试 五 2、下列关于热机效率的说法错误的是(　　) A. 使用新材料新技术提高柴油机的压缩比可以提高效率 B. 随着科技的不断发展，热机的效率会达到100% C. 燃料和氧化剂充分混合燃烧，可以提高喷气发动机的效率 D. 经常检查内燃机内部并对转动部分加润滑油，可以提高热机的效率 B . . 当堂测试 五 3、有一瓶酒精，如果倒去一半，再使它的温度降低一半，则( @22@ ) A.它的热值变为原来的 B.它的比热容变为原来的 C.它的比热容和热值都变为原来的 D.它的比热容和热值都不变 D 当堂测试 五 4、内燃机使用的燃料一般不能完全燃烧，假设某高效内燃机的燃料可以完全燃烧，能量流向如图所示，该内燃机的效率为__________(用图中的物理量表示)； 当堂测试 五 5、若某一家庭小汽车的内燃机效率为30%，每行驶100 km消耗的汽油约8 L，每年行驶约2×104 km.已知汽油的密度为0.71×103 kg/m3，汽油的热值为4.6×107 J/kg.求： (1)一年内汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量。 (2)若汽车燃气的效率提升1%，一年内可以节省汽油的质量。 (结果保留两位小数) (1)5.225 6×1010 J (2)36.65 kg 当堂测试 五 解：(1)汽车行驶100 km所消耗的汽油的质量 m＝ρV＝0.71×103 kg/m3×8×10－3 m3＝5.68 kg 一年内汽车的耗油量m1＝ ×5.68 kg＝1 136 kg 一年内汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量 Q总＝m1q＝1 136 kg×4.6×107 J/kg＝5.225 6×1010 J 当堂测试 五 解：(2)一年内汽车做有用功所需的汽油的质量 m2＝1 136 kg×30%＝340.8 kg 内燃机效率提高后为 30%＋1%＝31% 效率提高后所需汽油的质量 m3＝ 汽车每年节约汽油的质量 m4＝m1－m3＝1 136 kg－1 099.35 kg＝36.65 kg 课堂总结 六 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 33 THANKS THIS IS A ART TEMPLATE ,THE TEMPLATE DESIGN BY JERRY. THANK YOU WATCHING THIS ONE. $$