14.3 热机的效率(第2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2课时) 课程标准(2022年版) 本节要点 3.5.2　从能量转化和转移 的角度认识效率. 1.了解内燃机燃料释放能量的流向. 2.理解热机效率并知道提高热机效率 的方法.(重点) 3.掌握比热容、热值和热机效率的有 关计算.(重难点) 热机的效率 现实生活中燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的 要小.燃料完全燃烧释放的能量也不会全部转化为有用的能量. 1. 热机的效率定义：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，叫作热机的效率. 2. 表达式：热机效率＝，即η＝. 3. 提高热机效率的方法：①使燃料尽量充分燃烧；②在设计和制造 热机时不断改进和创新，以减少各种能量损失；③废气带走的热量 最多，可设法利用废气；④减少热机各部件之间的摩擦. [物理观念]内燃机的能量流向图如图所示.该内燃机的效率 为(　D　) A. 7％ B. 28％ C. 31％ D. 34％ D 变式1　(2025·东莞期末)图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该 汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图.下列说法正确的是(　C　) C A. 该汽油机的效率为70％ B. 汽油机吸气冲程吸入气缸的物质仅有空气 C. 图甲所示的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D. 相同时间内燃烧的汽油质量越大，汽油机的效率越高 与比热容、热值、热效率有关的综合计算 热效率一般可分为两类：一是热机效率，燃烧燃料获得的内能转化 成机械能推动热机(如汽车、飞机等)工作，使热机工作的是有用功 (计算公式有W有用＝Fs、W有用＝Pt)，燃烧燃料放出的热量(Q放＝mq) 是总功，公式为η＝；二是加热效率，即燃烧燃料加热水或食 物，被水或食物吸收的热量(计算公式为Q吸＝cmΔt)是有用功，燃料 完全燃烧放出的热量(计算公式为Q放＝mq)是总功，公式为η＝. (2024·山西中考改编)山西拥有丰富的历史文化遗产.暑假期 间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行.平遥 古城到五台山全程约360 km，驾车前往大约需要4 h.(汽油的热值q取 4.5×107 J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3) (1)汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量Q； 解：(1)消耗汽油的体积V＝25 L＝2.5×10－2 m3 消耗汽油的质量m＝ρV＝0.8×103 kg/m3×2.5×10－2 m3＝20 kg 完全燃烧释放的热量Q＝qm＝4.5×107 J/kg×20 kg＝9×108 J 答：(1)汽油完全燃烧放出的热量Q为9×108 J； (2)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率. 解：(2)汽车发动机做的功 W＝Pt＝25×103 W×4×3 600 s＝3.6×108 J 汽车发动机的效率η＝＝＝40％ 答：(2)汽车发动机的效率为40％. 变式2　[科学思维]某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，完全燃烧了0.21 m3的燃气.已知水的比热容是4.2× 103 J/(kg·℃)，燃气的热值是4×107 J/m3.试求： (1)燃气完全燃烧放出的热量； 解：(1)燃气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq＝0.21 m3×4×107 J/m3＝8.4×106 J 答：(1)燃气完全燃烧放出的热量是8.4×106 J； (2)水吸收的热量； 解：(2)水吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃－20 ℃)＝3.36×106 J 答：(2)水吸收的热量是3.36×106 J； (3)该热水器烧水的效率. 解：(3)该热水器烧水的效率η＝＝＝40％ 答：(3)该热水器烧水的效率是40％. 1. (2025·深圳模拟)小明在2024年珠海航展上不仅观摩了精彩的飞行 表演，还了解到一个信息：某型号飞机，其热机每消耗100 kg燃油可 让飞机获得2.1×109 J的机械能.若燃油热值取q＝4.2×107 J/kg，则 100 kg燃油完全燃烧产生的热量为 　4.2×109　J，该热机的效率 为 　50％　.若要提高热机效率，请给出一条建议： 　改善燃烧条件 (答案合理即可)　. 4.2×109　 50％　 改善燃烧条件 (答案合理即可)　 2. (2024·广州期末)如图是某装置工作时的能量流向图，根据图中信 息判断，此装置可能是 　热机　(选填“热机”“电灯”或“电风 扇”)，效率为 　40％　，热量的损失为 　4.2×106　J. 假如损失的 那部分热量全部被初温为20 ℃、质量为50 kg的水吸收，则水的温度 可以升高到 　40　℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 热机　 40％　 4.2×106　 40　 3. [传统文化]民谚“五月五、过端午、蒸粽子”，呈现了端午节文 化习俗.蒸粽子是利用水沸腾产生的水蒸气进行加热的.用2.5 kg的 水蒸粽子，当水沸腾时，水温升高了80 ℃.c水＝4.2×103 J/(kg·℃)， q煤＝3×107 J/kg.求： (1)从加热至沸腾，水吸收的热量； 解：(1)由题意可知，水吸收的热量 Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×80 ℃＝8.4×105 J 答：(1)从加热至沸腾，水吸收的热量为8.4×105 J； (2)此过程若采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10％，则需要完全 燃烧煤的质量. 解：(2)由 η＝得，煤完全燃烧放出的热量 Q放＝＝＝8.4×106 J 由Q放＝m煤q煤得，需要完全燃烧煤的质量 m煤＝＝＝0.28 kg 答：(2)此过程若采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10％，则需要完全燃烧煤的质量为0.28 kg. 4. [物理学与工程实践](2024·常州中考)中国工程师利用焦炉气中的 氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运 动会主火炬的燃料.工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示 模拟实验，测量该燃料的热值. ①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”； ②在空烧杯内加入1 kg水，测得水的初温为31 ℃，点燃“燃料灯” 开始加热； ③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30 g. 已知实验时气压为标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，用该装置 加热水的效率为42％.求： (1)此过程中，烧杯内水吸收的热量. 解：(1)水吸收的热量 Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－ 31 ℃)＝2.898×105 J 答：(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量为2.898×105 J； (2)该液态燃料的热值. 解：(2)燃料完全燃烧放出的热量 Q放＝＝＝6.9×105 J 该液态燃料的热值 q燃料＝＝＝2.3×107 J/kg 答：(2)该液态燃料的热值为2.3×107 J/kg. $$