第十四章 内能与热机第四节 跨学科：热机效率和环境保护 ---2025-2026学年沪科版物理九年级上学期

2025-2026学年新沪科版物理九年级全一册第十四章 内能与热机 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 概念梳理 1.燃料的热值 (1)某种燃料 完全燃烧 放出的 热量 与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母 q 表示，单位为 J/kg 。 质量为m的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放= mq 。 (2)对于气体燃料而言，热值则是某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的 体积 之比，对应的单位是 J/m3 .体积为V的某种燃料完全燃烧释放的热量Q放= Vq 。 注：热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少等因素无关。 2.热机的效率 (1)热机运转中，对外做的 有用功 与燃料 完全燃烧 所释放的能量的 比值 称为 热机效率 . (2)提高热机效率的主要途径:①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③在热机的设计和制造上，采用先进的技术；④使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦力而额外消耗的能量. 注：因为热机工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总是小于1。 【概念辨析】 判断下列说法，正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量。（ × ） （2）燃料的质量越大，它的热值就越大。（ × ） （3）热机做的有用功越多，效率一定越高。（ × ） （4）热机做功越快，效率一定越高。（×） （5）可以用技术提高热机的效率，可以达到100% 。（×） 一阶 练基础 知识点1 热值 1.汽油的热值为4.6×107J/kg，表示的物理意义是　1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J　；完全燃烧0.5kg的汽油可放出热量　2.3×107　J；若一桶汽油用去一半，则剩余汽油的热值为　4.6×107J/kg　。 2.（跨学科·社会发展）沼气是一种清洁燃料，部分地区因地制宜建造沼气池，利用沼气烧水做饭。已知沼气的热值为1.9×107J/m3，完全燃烧0.2m3沼气，放出的热量为 3.8×10 6 J。 跨学科实践：结合我国能源现状，提倡合理利用新能源，促进社会发展。 3.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为　1.2×107J/kg　。 4.汽油机在一段时间内消耗了0.05kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 　2.3×106　J，这些热量中的42%被4.6kg水吸收，则水温上升 　50　℃。[q汽油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 知识点2 热机效率 5.关于热机的效率，下列说法正确的是 ( D ) A .一般情况下汽油机的效率比柴油机的高 B .热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的燃料越多 C .热机的效率越高说明做功越快 D .热机损失的能量中，废气带走的能量最多 6.某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000J，输出的动能为300J.则输出的内能和声能共计　1700　J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为　15%　。 7.一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功 　25　次，若其效率为30%，消耗100g汽油，对外做功 　1.38×106　J.（q汽油＝4.6×107J/kg） 知识点3 环境保护 8. 随着生活水平的提高，人们越来越重视热机对环境的污染问题，热机对环境的污染主要有 大气 污染和 噪声 污染两方面。 二阶 提能力 9.小明测试了自己家中分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为：木柴约100kg，烟煤约40kg，液化石油气约15kg，煤气约30kg，这四种燃料中哪种燃料的热值最高（C） A.木柴 B.烟煤 C.液化石油气 D.煤气 10.如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值大小关系是（　C　） A.qA＜qB B.qA＝qB C.qA＞qB D.无法比较 11.甲、乙两种燃料的热值之比为2：1，它们的质量之比为1：4，那么这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为（A） A.1：2 B.2：1 C.8：1 D.4：1 12.生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量 　2.4×1012　J，放出热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将　3×106　kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 13.某种国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L.当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是　0.6　L.假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N.则汽油机的效率是　25　%（已知汽油的热值是3.3×107J/L）。 14.小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。 （1）实验前装入灯中的煤油和菜籽油的 　质量　必须相同； （2）实验过程中，点燃两盏灯，在燃料 　全部燃烧　（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较 　温度计示数　（选填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小； （3）在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验 　不能　（选填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小； （4）该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值 　偏小　（选填“偏大”或“偏小”），其主要原因是：　燃料不能完全燃烧并且热量有散失　。 三阶 拓思维 15.改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶100km，消耗了汽油6L，汽车发动机功率为12kW，已知：汽油的热值为q＝4.6×107J/kg，汽油的密度为ρ＝0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶100km过程中： （1）消耗汽油的质量； （2）发动机所做的功； （3）发动机的效率（百分号前保留整数）。 解：（1）6L＝6×10﹣3m3，由密度公式ρ＝变形可得消耗汽油的质量： m＝ρV＝0.7×103kg/m3×6×10﹣3m3＝4.2kg； （2）由速度公式v＝变形可得汽车行驶100km用时为 t＝＝＝h＝×3600s＝5000s； 由功率公式W＝Pt可得发动机所做的功：W＝Pt＝12kW×5000s＝1.2×104W×5×103s＝6×107J； （3）由放热公式Q＝qm可得汽油完全燃烧所放出的热量： Q＝qm＝4.6×107J/kg×4.2kg＝1.932×108J； 发动机的效率为： η＝×100%＝×100%≈31%； 学科网（北京）股份有限公司 $$