14.3 热机的效率-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

14.3 热机的效率 人教版 九年级全一册 第十四章 内能的利用 学习目标 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。 2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。 3.了解热机中能量走向及热散失的途径，掌握热机效率的计算方法，能提出提高热机效率的方法。 燃料的热值 知识点一 想想议议：不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？ 经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。 （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。符号：q。 （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）单位国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的热值单位：焦每立方米；符号：J/m3。 1.热值 请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。 2.了解燃料的热值表 焦炉煤气 约1.7 Q放=mq （液体和固体） Q放=Vq (气体) 燃料完全燃烧释放的热量 ｍ：燃料的质量。q 的单位：J/kg V：燃料的体积。q 的单位：J/m3 3.有关燃料燃烧放热的计算 根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？ 氢的热值是1.4×108 J/kg，干木柴的热值1.2×107 J/kg。 　　 解：放出热量Q =qm =1.4×108 J/kg×10×103 kg=1.4×1012 J， 需要干木柴 约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。 典例 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？ 无用机械能 有用机械能 损失的内能 热机的效率 知识点二 燃料的化学能 （1）定义：热机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热机的效率。 （2）公式： （3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 蒸汽机的效率只有6%～15% 汽油机的效率为 20%～30% 柴油机的效率为30%～45% 提高效率的途径： 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； 改进热机，减少各种能量损失； 利用废气的能量。 课堂小结 热机的效率 燃料的热值 热值的定义和物理意义 热值的单位：J/kg、J/m3 燃料完全燃烧释放的热量：Q放=mq、Q放=Vq 热机的效率 热机的效率的定义和物理意义 公式： 提高效率的途径 　 1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是（　B　） A. 燃料的热值与质量有关 B. 燃料的热值只与燃料种类有关 C. 热值大的燃料燃烧时放出的热量一定多 D. 燃料燃烧越充分，热值越大 B 随堂练习 2. 将一瓶酒精用去，则剩余酒精的密度、比热容和热值 （　A　） A. 都不变 B. 都变为原来的 C. 热值不变，密度、比热容变为原来的 D. 热值变为原来的，密度、比热容不变 A 3. 用如图所示的装置做“比较燃料热值大小”的实验，关于 本实验，下列说法正确的是（　C　） A. 两种燃料的体积应相等 B. 相同时间内，水的温度升得越高，燃料的热值越大 C. 本实验不需要计时 D. 本实验需比较升高相同温度时所用的加热时间 C 4. 某学校每天向学生提供100 kg的开水，下表所列为几种常见 燃料的热值。现将质量为100 kg，初温为20 ℃的水烧开，所需 燃料质量最小的是（燃料完全燃烧）（　A　） 燃料 燃料油 酒精 无烟煤 烟煤 热值/ （J·kg－1） 4.2×107 3×107 3.4×107 2.9×107 A. 燃料油 B. 酒精 C. 无烟煤 D. 烟煤 A 5. （主题情境·新能源）氢能源具有来源广、热值高、无污染 等优点，氢气的热值为14.3×107 J/kg，它的物理意义是 ⁠ ，完全燃烧0.5 kg的 氢气可放出 J的热量；若一罐氢气用去了一半， 则剩余氢气的热值 （选填“增大”“减小”或“不 变”）。 1 kg 氢气完全燃烧放出的热量为14.3×107 J 7.15×107 不变 6. （主题情境·日常生活）自热火锅成为当下一种时尚快餐， 很受年轻人喜爱。它里面的发热包在将600 g水从10 ℃加热至 沸腾（标准气压下）的过程中，提供给水的热量至少 为 J。如果用酒精灯给600 g水加热升高同样温 度，至少需要 g酒精。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）、q 酒精＝3×107 J/kg] 2.268×105 7.56 　 7. （主题情境·亚运会）杭州亚运会首次使用废碳再生的绿色 零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造 首届碳中和亚运会。已知水的比热容为4.2×103 J/ （kg·℃），甲醇的热值约为2.3×107 J/kg。求： （1）完全燃烧4.2 kg甲醇放出的热量； 解：甲醇完全燃烧放出的热量 Q放＝m1q1＝4.2 kg×2.3×107 J/kg＝9.66×107 J 答：甲醇完全燃烧放出的热量为9.66×107 J； （2）若4.2 kg甲醇完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可以 使2.3 t水的温度上升多少 ℃？ 解：水升高的温度Δt＝＝＝ ＝10 ℃ 答：水的温度升高了10 ℃。 8. 某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km， 用时5 min 45 s，消耗燃油1.5 kg，已知汽车的质量为2 t，匀速 行驶时所受阻力为车重的倍，燃油的热值为4.6×107 J/kg， g取10 N/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结 果错．误．的是（　B　） ①汽车行驶速度为20 m/s；②消耗的燃油完全燃烧放出的热量 为6.9×107 J；③汽车牵引力做功的功率为30 kW；④汽车发 动机的效率为20％。 B A. ① B. ③ C. ①和④ D. ②和④ 解析：汽车行驶的时间t＝5 min 45 s＝345 s，汽车的行驶速度v ＝＝＝20 m/s，故①正确；消耗的燃油完全燃烧放出 的热量Q放＝mq＝1.5 kg×4.6×107 J/kg＝6.9×107 J，故②正 确；汽车匀速行驶时所受牵引力与阻力是一对平衡力，所以汽 车匀速行驶时所受牵引力F＝f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×2×103 kg×10 N/kg＝2×103 N，汽车牵引力做功的功率P＝Fv＝ 2×103 N×20 m/s＝4×104 W＝40 kW，故③错误； 该汽车牵引力所做的功W＝Fs＝2×103 N×6.9×103 m＝ 1.38×107 J，汽车发动机的效率η＝×100％＝ ×100％＝20％，故④正确。故答案选B。 9. （主题情境·生活物理）“十一”假期，小明一家驱车外出 旅游。当汽车以108 km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶 时，汽车受到的阻力是整车重的，效率为40％。已知汽车整 车质量为1 375 kg，油箱容积为50 L。（汽油热值q＝3.3×107 J/L，g取10 N/kg）这时汽车牵引力做功的功率 是 W，该车加满一箱汽油，按照以上速度最多可 以匀速直线行驶 km。 3.3×104 600 $$