14.3 热机的效率--2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第十四章　内能的利用 第 3 节　热机的效率 1 新课导入 　　你知道人类使用燃料的演变过程吗？ 2 酒精 汽油 天然气 氢气 煤炭 木柴 新知探究 　　生活中，你都见过哪些燃料？ 3 新知探究 酒精 天然气 煤炭 木柴 固体燃料 汽油 氢气 液体燃料 气体燃料 4 新知探究 酒精 天然气 煤炭 木柴 　　燃料是指在燃烧过程中能够放出热量的物质。燃料燃烧是化学能转化为内能的过程。 汽油 氢气 5 相等质量的煤炭和木柴，煤燃烧产生的热量更多。 新知探究 木柴 煤炭 　　相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量相同吗？ 6 新知探究 　　相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量相同吗？ 相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量不同。 木柴 煤炭 7 新知探究 实验设计 　　给同学们提供以下实验器材：酒精、矿物油、电子秤、烧杯、水、 温度计和铁架台等。请利用器材设计实验验证猜想，并简述实验思路。 酒精和矿物油 质量、初温相同的水 测量水的末温 升高温度不同，证明两种燃料放出热量不同。 8 新知探究 9 燃料种类 酒精 矿物油 燃料质量 m/g 5 5 水的质量 m水/g 100 100 水的初温 t0/°C 32 32 水的末温 t/°C 80 70 水升高的温度 ∆t/°C 48 38 新知探究 　　相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量不同。 实验分析 10 新知探究 　　一、热值（q） 　　1. 物理意义：反映燃料燃烧释放热量的本领。 　　2. 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 　　3. 定义式：q＝ 　　4. 单位：焦每千克（J/kg） Q m 指燃料燃烧后完全变成不可燃烧物的过程。 新知探究 小资料 　　不同燃料的热值一般不同。 　　某些气体燃料热值的单位是 J/m3 。 12 新知探究 　　一、热值（q） 　　1. 物理意义：反映燃料燃烧释放热量的本领。 　　2. 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 　　3. 定义式：q＝ 　　4. 单位：焦每千克（J/kg） Q m Q V q＝ （气体） 焦每立方米（J/m3） 新知探究 小资料 　　提出问题 　　干木柴的热值是多少？它的物理意义是什么？ 　　干木柴的热值约 1.2×107 J/kg。 　　它表示 1 kg 的干木柴完全燃烧放出的热量为 1.2×107 J。 14 新知探究 小资料 　　汽油的热值是多少？如果给汽车加 30 kg 汽油，完全燃烧放出的热 量为多少？ 　　汽油的热值是 4.6×107 J/kg。 　　完全燃烧放出的热量 Q放＝qm油＝4.6×107 J/kg×30 kg＝1.38×109 J。 15 新知探究 布置任务 　　回顾酒精烧水过程，水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量是否 相同？请你利用实验视频中的数据，计算说明。[已知：水的比热容 c=4.2×103 J/(kg·°C) ，酒精的热值约为 q=3×107 J/kg。 ] 16 课堂活动 发现问题 　　酒精完全燃烧放出的热量： 　　　　　Q放＝qm酒＝3×107 J/kg×5×10－3 kg＝1.5×105 J 　　水吸收的热量 　　　　　Q吸＝cm水∆t＝4.2×103 J/(kg·°C)×0.1 kg×(80 °C －32 °C) 　　　　　　 ＝2.016×104 J 　　　　　　　　　　　　 Q吸小于 Q放 课堂活动 思考讨论 　　为什么水吸收的热量远小于酒精完全燃烧放出的热量？ 一部分能量直接 散失到空气中 水吸收的热量 酒精燃烧放 出的热量 水蒸气带走一部 分能量 陶土网、烧杯等 吸收一部分能量 18 课堂活动 解决问题 　　烧水过程中，有效利用的热量是哪部分？如何计算烧水的效率？ 如何提升效率？ Q吸 Q放 2.016×104 J/kg 1.5×105 J/kg η＝ ＝13.44% ＝ 新知探究 　　热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？仿照对烧水过程的分 析，以四冲程汽油机为例，你能想到有哪些能量损失呢？有效利用的是 哪部分能量？ 20 新知探究 思考讨论 由于机械传动等，克服摩 擦力做功所消耗的能量 热机真正转变为 对外做功的部分 燃料燃烧放 出的热量 废气排出带走 的热量 机械传热损失 的能量 如何计算热机的效率？ 21 　　二、热机的效率 　　1. 定义：有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比。 　　2. 定义式： 新知探究 W有用 Q放 η＝ 22 新知探究 蒸汽机 6%～15% 汽油机 20%～40% 柴油机 30%～45% 23 新知探究 思考讨论 　　有哪些途径可以提高热机的效率呢？ 　　（1）使燃料充分燃烧； 　　（2）在热机设计和制造上 提高技术水平和使用新材料； 　　（3）保证良好的润滑，减 少因摩擦额外消耗的功。 24 新知探究 　　利用废气的能量 热电站利用蒸汽机 的废气来供热 25 课堂活动 思考讨论 　　如果热机的效率提高 1%，能带来哪些影响？ 　　全球汽车保有量在迅速增长，截至 2022 年底，我国燃油汽车保有量约为 3 亿辆。假设每辆汽车每年耗油 1.8 t，汽车内燃机的效率平均取 30%。如果能把内燃机的效率提高 1%，我国每年可以节约多少燃油？ 26 课堂活动 m总1＝3×108×1.8 t＝5.4×108 t W有用＝ η×Q放＝ η×m总1×q＝30% q×m总1 Δm＝m总1－m总2＝m总1－ = ≈1.74×107 t 31 30 m总1 31 m总1 m总2＝ ＝ ＝ ＝ W有用 η'×q 30% q×m总1 31%×q 31 30m总1 Q放' q 27 课堂小结 热机的效率 燃料的热值 热机的效率 物理意义 定义 定义 提高效率的方法 null 4944.0 null 4296.0 null 4656.0 null 5568.0 null 7440.0 null 6936.0 $$