14.3 热机的效率（二）【精品课】2025-2026学年新教材九年级物理全一册精品课件（人教版）

热机的效率 第十四章 内能的利用 第3节 2025年“精品课”系列 利用家用天然气灶，把质量为1㎏的水，从室温25℃加热至100℃，加热前，天然气表示数为710.870m³，当温度达到100℃时停止加热，天然气表示数为710.884m³。（天然气的热值是3.8×107J/m³） （2）这些天然气完全燃烧放出的热量是多少J? 这些热量被水全部吸收了吗？ 问题：（1）此过程消耗多少煤气？ （3）水吸收的热量为多少？ 探究思考 （4）没有被水吸收的那部分能量去哪里了？ V=0.014m³ Q放=5.32×105J Q吸=3.15×105J 一.煤气不可能全部燃烧； 想一想 烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 二.高温的烟气带走了一部分热量； 三.煤气灶散热也会消耗一部分热量； 在实际使用中，燃料燃烧释放出的热量比计算出的热量小，而有效利用的热量又比释放出来的热量小。 四.一部分热量直接散失掉 利用家用天然气灶，把质量为1㎏的水，从室温25℃加热至100℃，加热前，天然气表示数为710.870m³，当温度达到100℃时停止加热，天然气表示数为710.884m³。（天然气的热值是3.8×107J/m³） （5）天然气完全燃烧放出的热量的有效利用率是多少？ 天然气完全燃烧放出的热量：Q放=5.32×105J 水吸收的热量：Q吸=3.15×105J Q放 Q吸 = 5.32×105J 3.15×105J = 60％ = 热效率 热效率 1.定义：水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作炉子烧水的效率。 2.公式： 【用炉子烧水的效率】 (1)增加供氧 (2)炉壁选用隔热材料 (3)增大受热面积 = Q吸 Q放 —— ×100％ 想一想：提高炉子烧水效率的方法有哪些？ 顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”，生动地呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸汽进行加热。若将 <m></m> 的水加热到沸腾，水温升高了 <m></m> ，在此过程中，求： （1）水吸收的热量； 解：水吸收的热量： <m></m> 6 顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”，生动地呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸汽进行加热。若将 <m></m> 的水加热到沸腾，水温升高了 <m></m> ，在此过程中，求： （1）水吸收的热量； 解：水吸收的热量： <m></m> （2）若采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为 <m></m> ，煤燃烧放出的热量； [答案] 煤炉加热水的效率为 <m></m> ，煤燃烧放出的热量： <m></m> 7 （3）需要完全燃烧煤的质量。 [答案] 根据 <m></m> 可知，需完全燃烧煤的质量： <m></m> 8 在内燃机中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？ 热机真正转变为对外做功的部分 机械传热损失的能量（散热） 废气排出带走的能量 燃料不能完全燃烧 由于机械转动等,克服摩擦做功所消耗的能量 由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分，很多能量都散失了。 想一想 ①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 热机的效率 η ②公式： ③由于存在能量损失，故热机的效率都小于1且无单位。 η ④物理意义：表示使用热机时燃料燃烧效率的高低。 蒸汽机6%~15% 一些热机的效率 汽油机 20%~30% 柴油机约为30% ~40% 热机的效率是热机性能的重要指标。 热机的效率高，热机效率越高，则燃料的利用率越好。在做功同样多的情况下，能节约能源，降低成本，减少污染。 ①设法利用废气的能量 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。 提高热机效率的方法 ②减少机械摩擦 涂润滑油可以保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。 ③尽量使燃料充分燃烧。 例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。 一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。 35% 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 关于热机效率，下列说法正确的是：　(　　 ) 　　A．热机效率越高，即热机做的有用功多 　　B．热机效率越高，即热机的功率越大 　　C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的涧滑 　　D．提高热机效率，有利于环保减排 C D （2022·孝感孝南区期中）太阳能是21世纪重点开 发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家 万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时， 平均每小时吸收 <m></m> 的太阳能，若热水器吸 收 <m></m> 的太阳能，可以使质量为 <m></m> 的水温度升高 <m></m> 。已知水 的比热容 <m></m> ，天然气的热值 <m></m> 。 23 （1）求水吸收的热量。 解：水吸收的热量： <m></m> 24 （2）求该太阳能热水器的效率。 [答案] <m></m> 所吸收的太阳能： <m></m> 则太阳能热水器的效率： <m></m> 25 （3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少立方米的天然气？ [答案] 天然气完全燃烧放出的热量: <m></m> 由 <m></m> 可知，需要完全燃烧天然气的体积： <m></m> 26 第3节 热机的效率 谢谢观看 解：(2)飞机飞行的路程： s＝vt＝720 km/h×1 h＝720 km＝7.2×105 m 飞机发动机做的功：W＝Fs＝1.6×105 N×7.2×105 m＝1.152×1011 J $$