14.3 热机的效率(第1课时)-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第十四章　内能的利用 第3节　热机的效率(第1课时) 课程标准(2022年版) 本节要点 3.3.1　从能量转化的角度 认识燃料的热值. 1.了解内能的利用在人类发展史上的 重要意义. 2.了解燃料的热值.(重点) 3.掌握燃料热值的有关计算.(重难点) 比较不同燃料的放热能力 1. 演示实验：探究煤油和酒精的放热能力. 如图所示，有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，再在甲、乙的燃烧器皿中分别加入质量相同的煤 油和酒精，待燃料都完全燃烧后记录 两支温度计的示数.其中一次数据如下： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 酒精 25 34 (1)燃烧等质量的燃料，给质量相等的水加热，通过比较 　水升高的 温度　可判断燃料放热的多少，这种方法叫作 　转换法　. (2)根据数据得出结论：质量相同的煤油和酒精， 　煤油　完全燃烧 放出的热量多，即放热能力强. 水升高的 温度　 转换法　 煤油　 实验提示： (1)在比较不同燃料放热能力的实验中，水的质量相等.目的：通过比 较水升高的温度比较水吸收的热量，从而比较燃料放出的热量. (2)燃料的质量要相同，但加热时间可以不同，即加热时间对该实验 没有影响. 2. 热值的概念 为了表示燃料的放热能力，我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与 其质量之比，叫作这种燃料的 　热值　，用符号 　q　表示，单位为 焦每千克(或焦每立方米)，符号是J/kg(或J/m3). 热值　 q　 　1.热值是表示燃料在完全燃烧时放热本领大小的物理 量，热值越大，完全燃 烧相同质量的燃料时，放出的热量越多. 2. 热值的计算公式为q＝， 变形式为Q放＝mq、m＝. 下表中列出了某些物质的热值，下列判断正确的是(　C　) 酒精 3.0×107 J/kg 液氢 1.4×108 J/kg 焦炭 3.0×107 J/kg 焦炉煤气 约1.7×107 J/m3 汽油 4.6×107 J/kg 沼气 约1.9×107 J/m3 C A. 燃烧2 g焦炭放出6×107 J的热量 B. 燃烧3 m3沼气放出9×107 J的热量 C. 火箭利用液氢做燃料，是因为它的热值较大 D. 2 kg焦炭的热值是1 kg焦炭的两倍 　　热值是燃料本身的一种属性，一般不变，只与燃料的种类有 关，与放出的热量、质量和燃料是否完全燃烧无关(比如：1 kg煤和1 t煤的热值一样). 变式1　[物理观念](2024·连云港中考)下列关于燃料的热值说法正确 的是(　D　) A. 燃料燃烧越充分，其热值越大 B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是3.0×107 J/kg，完全燃烧1 kg焦炭能放出3.0×107 J 的热量 D 与燃料燃烧放热有关的计算 1. 求燃料放出的热量时，从公式Q放＝mq和Q放＝Vq中选取. (1)燃料的热值q的单位为J/kg时，计算燃料燃烧放出的热量时用公 式：Q放＝mq. (2)燃料的热值q的单位为J/m3(燃料为气体)时，计算燃料燃烧放出的 热量时用公式：Q放＝Vq. (3)单位：Q—焦耳(J)、m—千克(kg)、V—立方米(m3)、q—焦每千克 (J/kg)或焦每立方米(J/m3). 2. 与比热容有关的综合计算. 燃料燃烧放热还经常与物质吸热综合起来进行计算. 如图所示，“长征五号B”运载火箭首次采用了我国最新研 制的大推力液氧煤油发动机.煤油的热值为4.6×107 J/kg，完全燃烧 2 kg煤油放出的热量为多少？ 解：完全燃烧2 kg煤油放出的热量 Q放＝mq＝2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×107 J 答：完全燃烧2 kg煤油放出的热量为9.2×107 J. 变式2　[科学思维]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) 解：需要完全燃烧干木柴的质量 m＝＝＝1.1 kg 答：这些能量需要完全燃烧1.1 kg的干木柴才能得到. [物理学与社会发展]如图所示，我国是世界上第一个对可燃冰实现安全可控开采的国家.假设1 m3可燃冰分解后，可释放出200 m3的天然气.已知q天然气＝3.57×107 J/m3，则1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量是多少？ 解：由题可知，1 m3可燃冰分解后，可释放出200 m3的天然气，这 些天然气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq天然气＝200 m3×3.57×107 J/m3＝7.14×109 J 答：1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量是7.14×109 J. 变式3　(2024·泰安中考)某地利用地热资源建立温泉浴池.某温泉池 注入了6×103 kg的水，初始水温为42 ℃，一段时间后水温降至 30 ℃，放出的热量为Q，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝ 3.2×107 J/m3.求： (1)Q的大小； 解：(1)水温下降时，放出的热量 Q＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×6×103 kg×(42 ℃－30 ℃)＝ 3.024×108 J 答：(1)Q的大小为3.024×108 J； (2)完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量与Q的大小相等. 解：(2)此热量如果靠天然气燃烧放热，则需要天然气的体积 V＝＝＝9.45 m3 答：(2)完全燃烧9.45 m3的天然气放出的热量与Q的大小相等. 1. 反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝内能是通过 　做功　(选 填“热传递”或“做功”)的方式增加的，此过程能量的转化情况与 四冲程汽油机的 　压缩　冲程相同.某汽车百公里耗油5 kg，这些汽 油完全燃烧可放出的热量是 　2.3×108　J. (q汽油＝4.6×107 J/kg) 做功　 压缩　 2.3×108　 2. 人体内水分约占体重的70％，当外界温度变化较快时，由于水 的 　比热容　大，人体温度变化较小.小越参加一次长跑，身体消耗 的能量为6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴释 放的能量，则干木柴的热值为 　1.2×107　J/kg，用掉一半后，干木 柴的热值将 　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”). 比热容　 1.2×107　 不变　 3. 在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg水从20 ℃加热到100 ℃，此过程需要完全燃烧0.016 kg的煤气，则煤气完全燃烧可放出热 量 　6.72×105　J，这是通过 　热传递　的方式增加了水的内能.未 使用完的煤气的热值 　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”). (煤气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg) 6.72×105　 热传递　 不变　 4. (2024·广元中考改编)随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一 种新能源加以利用.已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg，水的比热容 为4.2×103 J/(kg·℃).如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg，这些 氢燃料燃烧一半后，剩余氢燃料的热值 　不变　(选填“变大”“变 小”或“不变”)，30 kg氢燃料完全燃烧释放的热量为 　 4.2×10J，若这些热量完全被水吸收，可使 　1.25×104kg水的温度从20 ℃升高 到100 ℃. 不变　 4.2×109　 1.25×104　 $$