14.3 热机效率 课件-2025-2026学年人教版九年级物理全一册

？ 问题 热机工作时需要消耗煤，汽油，柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能，热机中燃料燃烧放出的热量能被完全利用吗？ 化学能 内能 机械能 汽油燃烧 柴油燃烧 煤燃烧 燃料燃烧 膨胀做功 1 第十四章 内能的利用 第3节 热机效率 人教版 通辽五中----韩广胜 燃料的种类很多，固体燃料有木材、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等（如图）。根据你的经验，相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是否相同？要找出事实来支持你的观点，并进行分析。 想想议议 从哪里获得内能？　 汽油在气缸内燃烧 煤燃烧 煤气燃烧 木材燃烧 相同质量的干木柴、煤、煤气、汽油完全燃烧时放出的热量相同吗？ 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（放热多些）？ 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？ 经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比干木柴多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 不相同 煤放热多些 不相同 未完全燃烧有燃料损失，相当于热量损失。 观察与思考 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值q 。 焦每千克；符号：J/kg。 　　 焦每立方米；符号：J/m3。 （2）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。 （3）国际单位 固体和液体燃料 气体燃料 热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能多少的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量无关。 燃料质量(kg) 燃料热值(J/kg) 燃料完全燃烧所释放的热量(J) 一、燃料的热值 　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。 (4)了解燃料的热值表 　根据热值表，计算一下30kg汽油完全燃烧放出多少焦耳的热量？ 　再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少千克干木柴？ 汽油的热值是4.6×107 J/kg 干木柴的热值1.2×107 J/kg 放出热量Q = 热值×质量=4.6×107 J/kg× 30 kg=1.38×109 J 约115千克干木柴完全燃烧放出的热量等于30千克汽油完全燃烧放出的热量。 质量为m的燃料完全燃烧释放的能量是： Q=mq Q=Vq Q：热量.ｑ：热值.ｍ：质量.V: 体积 (5)有关燃料燃烧放热的计算 需要干木柴 38 9 15 2 热机工作时，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？能不能将燃料所蕴藏的化学能是否全部用来对外做有用功呢？ 想一想 用煤气烧水时，有效利用热量只是水吸收的热量，高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失。 取暖锅炉 把煤磨成粉，扩大煤与氧气的接触面积，使之燃烧更充分，提高燃料利用率。 由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量 燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放 机械传热损失一部分能量 　热能真正转变为对外做功的部分 废气排出带走的能量 能流图 W有 Q放 (1)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，叫做热机的效率。 二、热机的效率 W有 Q放 ×100% η= 01 02 03 柴油机的效率：：30％——45％ 一些机械效率 蒸汽机的效率： 6％——15％ 汽油机的效率： 20％——30％ (2)为了提高热机的效率，在大型火力发电站，人们常常利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。 观察与思考 化学能 （100﹪ ） 内能 机械能 燃烧不完全损失的能量 废气带走的能量 克服摩擦损失的能量 电流通过导线时发热损失的能量 散热损失的能量 发电机 蒸汽轮机 锅炉 散热损失的能量 克服摩擦损失的能量 电能（30﹪ 火电站能流图 观察与思考 (3)怎样提高热机的效率？ 1.使燃料充分燃烧，磨成煤粉，增大与氧的接触面积（采用沸腾炉等），充分燃烧； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外功消耗的能量。 2.改进热机的设计和制造上采 用先进的技术，增加涡轮叶片， 减少各种能量损失，提高效率； 3.利用废气的能量，如用废气供热，能提高燃料的利用率。 热机的效率能达到100%吗？为什么？ 　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失受燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。 想一想 1.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg。这四种燃料中的热值最高的是( ) A.液化石油气　　 B.煤气 C.烟煤　　　　　 D.木柴 A 课堂练习 2.航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　 ） A.较小的质量　 B.较小的密度　 C.较大的比热容　 D.较大的热值 D 课堂练习 3.柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2 kg柴油能放热 J，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功 J。（柴油的热值为3.3×107J/kg） 6.6×107 1.98×107 课堂小结 燃料热值 热机效率 J/kg或J/m3 做有用功能量与总能量之比 热机效率 ①改善燃烧条件②改进机械结构 ③废气二次利用④加强保养润滑 完全燃烧放出的热量与其质量之比 定义： 单位： 公式： 定义： 公式： 提高效率 W有 Q放 ×100% η= 1.有人认为无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时，无烟煤放出的热量比干木柴多，你认为呢？说说理由。 答：无烟煤的热值比干木柴大，但是，燃料燃烧放热还与燃料的质量有关，∴在没有约定质量的条件下，没法判定哪个放热多。 练习与应用 练习与应用 W=Fs=Gh=mgh=5kg×10N/kg×12m=600J m=——=—————=1.19×10-5kg=0.0119g Q q 600J 4.6×107J/kg 2.某人提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为3米，他对这袋大米做了多少功？要使用一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，这需要多少汽油？ 查表知：煤油的热值q1=4.6×107 J/kg 干木柴的热值q2=1.2×107 J/kg 放出热量Q 1= qm1=4.6×107 J/kg× m1=4.6×107m1J 　约3.83kg干木柴完全燃烧放出的热量等于1kg汽油完全燃烧放出的热量。 放出热量Q 2= qm2=1.2×107 J/kg× m2=1.2×107m2J Q 1=Q 2 即4.6×107m1= 1.2×107m2 m1 ————=3.83 m2 3.如果干木材跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，那么干木材的质量应该是煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。 练习与应用 4.全球汽车保有量在迅速增长，截止2022年底，我国燃油车保有量约为3亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率的平均值取30％。如果能把内燃机效率提高1％，全球每年可以节约多少燃油？ W有用 W有用 qm W有用=ηqm, ∵内燃机效率提高后有用功是相同的， ∴每辆汽车：η1qm1=η2qm2, ∴m2=————=——— η1qm1 η2q η1m1 η2 则每辆汽车每年可节省的燃油： Δm=m1-m2=m1- ——=（1- —）m1 η1m1 η2 η1 η2 =(1- —— )×1.8t=0.058t; 30％ 31％ ∴全国每年可节约的燃油： 解：由η=————=————=————,可得： W有用 W总 Q燃烧 W有用 W有用 qm =Δmn=1.0×109×0.058t=5.8×107t Δm总 练习与应用 提高热机效率的意义： （1）减少有害气体的排放量，降低对空气的污染； （2）减少燃料的消耗，节约能源。 5.提高热机效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述 练习与应用 科学世界 热机的发展历程伴随着机械结构的改变和效率的提高，减轻了污染，热机的使用、普及和效率的提高，给这个社会带来巨大的财富，促进了社会的发展。 从火车到火箭 $$null