14.3热机效率 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第3节 热机效率 第十四章 内能的利用 热机工作时需要消耗媒、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。 热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 烧木柴做饭 热电厂供暖 液化石油气 火箭升空靠液态氢气与氧气的燃烧获取内能。 汽油燃烧 人类从燃料的燃烧获取内能 一、燃料 1.燃料的分类 固体燃料 液体燃料 气体燃料 2. 能量转化：化学能转化为内能 根据你的经验，质量相等的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？要找出事实依据来支持你的观点，并进行分析。 【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。 实验方法 控制变量法和转换法 用质量相同的酒精和碎纸片分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 一、燃料 为了比较燃料的特性,引入了“热值”这一物理量。 二、燃料的热值 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。 3.单位：焦/千克（J/kg） 2.表达式： q m Q = 指燃料燃烧后,全部变成不可燃烧物的过程 4.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。 二、燃料的热值 物理意义是：表示1kg的氢气完全燃烧所放出的热量约为1.4×108J 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 公式： q V Q = 为什么火箭用液态氢作为燃料？ m(𝑡 − 𝑡0) (100−25) V 问题：用 0.03m3煤气将1kg的水烧开（从25加热到100），这些煤气完全燃烧放出热量是多少J？水吸收的热量是多少J？（煤气的热值是3.9×107J/m3） 烧水时,水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 一是煤气不可能全部燃烧；二是高温的烟气带走了一部分热量；还有一部分热量直接散失了。 有效利用的热量只是被水吸收的热量。 Q放 Q吸 = 26.9% 三、热机的效率 1.定义： 2.公式： 用来做有用功的这部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 ŋ Q放 Q吸 = ŋ Q放 W有 = 3.热机的效率都小于1且无单位。 （燃料烧水的效率） 三、热机的效率 问题：热机工作时，能不能将燃料所放出的热量全部用来对外做功呢？ 由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量 热机真正转变为对外做功的部分 机械传热损失的能量 废气排出带走的能量 三、热机的效率 蒸汽机的效率为6%~15% 汽油机的效率为20%~30% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% 热机的效率是热机性能的重要指标。 三、热机的效率 （1）使燃料充分燃烧。例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。 （2）尽量减少各种热量损失。 （3）在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。 （4）保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功。 （5）利用废气的能量；（主要措施） 3.提高热机效率： 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 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 三、热机的效率 四、课堂小结 一、燃料 二、热值 三、用燃料烧水的效率 四、热机的效率 Q放 W有 ŋ Q放 Q吸 q m Q 燃料的分类 化学能转化为内能 焦/千克（J/kg） 1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量 1. 关于燃料的热值说法正确的是( ) A.燃料的热值与燃料的种类有关 B.热值在数值上等于1千克某种燃料燃烧时放出的热量 C.燃料的热值越大，燃烧时放出的热越多 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 A 五、练习巩固 2．有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ） A．燃料完全燃烧时，它的热值最大 B．没有燃烧的燃料，热值等于零 C．燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大 D．燃料的热值与燃烧情况无关 D 五、练习巩固 3. 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 五、练习巩固 五、练习巩固 4、对于燃料的热值，下列说法中，正确的是 (　　 ) 　　A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 　　B．燃料没燃烧时就没有热值 　　C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 　　D．容易燃烧的燃料热值一定大 C 五、练习巩固 5、我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为__________J 2.1×108 五、练习巩固 6、下列提高热机效率的方法中，不可行的是 （ ） A．减少各种热损失 B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦 C．充分利用废气的能量，如建热电站 D．采取少消耗总能量的办法 D 五、练习巩固 7、古语道：“人要实，火要虚。”此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是 （　　） A．增大可燃物的热值 B．降低可燃物的着火点 C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率 D 8、 用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，能使100kg的水从20℃升高到70℃。天然气热值3.2×107J/m3 ，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃) 。求： （1）天然气完全燃烧放出热量； （2）水吸收的热量； （3）天然气灶的效率。 五、练习巩固 $$