14.3 热机的效率 课件-2025-2026学年九年级物理人教版（2024）全一册

第十四章　内能的利用 第3节　热机的效率 序号 学习任务 核心素养 1 认识燃料的热值 物理观念 2 能简单计算燃料完全燃烧放出的热量 科学思维 3 认识热机的效率 物理观念 知识点一　燃料的热值 1.我们把某种燃料　　　　　　放出的热量与其质量之比,叫作这种燃料的热值。  2.公式:　　　　。其中q表示物质的热值,Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,m表示物质的质量。  3.热值的单位是　 　　　,符号是　　　　。  4.不同的燃料热值一般　　　　,热值与燃料的　　　　有关。   完全燃烧　 q=　 焦每千克 J/kg　 不同　 种类　 例1 关于燃料的热值,下列说法正确的是(　　)。 A.2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值 B.燃料的热值是燃料本身的性质 C.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多 D.燃料不完全燃烧时热值变小 B　 例2 1 m3的可燃冰分解后,可释放出150 m3的天然气,天然气的热值取4.0×107 J/m3,则1 m3的可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量是　 J。  方法技巧:　热值和密度、比热容的定义一样,采用的都是比值定义法,它反映的是燃料本身的一种性质。对于某种燃料,它完全燃烧放出的热量与质量之比是一个常数,与燃料的种类有关,与公式中的Q放和m无关,与燃料是否完全燃烧也无关。  6×109　 知识点二　热机的效率 1.用来做　　　　的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的热量之比,叫作热机的效率。  2.公式:η=　　　　。  例3 下图是某内燃机的能量流向图,则该内燃机的效率为　　　。各种能量损失中,　　　　 的能量最多。    有用功　 　 35%　 废气带走　 例4 一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 15 km, 所用时间为600 s,消耗汽油1 kg,汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 000 N。已知q汽油=4.6×107 J/kg。 (1)求牵引力所做功的大小。 (2)求1 kg汽油完全燃烧放出的热量。 (3)求汽车发动机的效率。(计算结果保留整数)     答案：(1)1.5×107 J　 (2)4.6×107 J (3)33% 规律总结:　要区分热机的效率和功率。热机的效率是指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,而功率指的是做功快慢。这是两个不同的物理量,两者之间不存在必然的联系。   知识点一　燃料的热值 1.燃料燃烧过程中,　　　　能转化为　　　　能,质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量不同,物理学中用　　　　来表示燃料的这种性质。  2.一盏酒精灯在一直燃烧,酒精的热值为3×107 J/kg,它表示1 kg的酒精　　　　燃烧放出的热量是　　　　J。酒精越来越少的过程中,酒精的热值　　　　,酒精的比热容　　　　,酒精的密度　　　　。(后三空均填“增大”“减小”或“不变”)  化学 内 热值 完全 3×107 不变 不变 不变 3.1 L汽油完全燃烧放出的热量是　 　　　　　J。q汽油=4.6×107 J/kg,ρ汽油=0.71×103 kg/m3。  知识点二　热机的效率 4.甲、乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,意义是(　　)。 A.甲的功率大于乙的功率 B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C.乙将燃料燃烧放出的热量变成有用功的这部分能量的比例比甲的大 D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 3.266×107 C 5.若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为2.3×107 J,效率为25%,则该汽油机在这段时间内消耗　　　　kg的汽油。汽油的热值取4.6×107 J/kg。  6.某汽车发动机的效率是20%。该车在水平路面上匀速行驶40 km,消耗的汽油为3 kg,则汽车发动机的牵引力为　　　N。汽油的热值取4.6×107 J/kg。  　 2　 　 690　 1.关于燃料的热值,下列说法正确的是(　　)。 A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B.容易燃烧的燃料的热值一定大 C.无烟煤的热值比干木柴的大,无烟煤燃烧放出的热量比干木柴燃烧放出的热量多 D.0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的热值一样大 D　 2.火箭是一种能够将人造卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入太空的航天运输工具。下列说法正确的是(　　)。 A.火箭的燃料燃烧得越充分,热值越大 B.火箭发动机工作过程中的热机效率是100% C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至-259 ℃(液态氢的凝固点),内能为0 D.火箭搭载着飞船升空的过程中,飞船的重力势能越来越大 D　 3.两台汽油机,甲的效率为30%,乙的效率为25%,下列说法正确的是(　　)。 A.甲做的功比乙多 B.甲的功率比乙的大 C.在相同时间内甲燃烧的汽油比乙的多 D.在消耗相同质量的汽油时,甲做的有用功比乙的多 4.有甲、乙两台汽油机,在相同的时间内,它们所做的有用功之比是5∶4,消耗汽油的质量之比是3∶2,它们的效率之比是(　　)。 A.15∶8　　　　　B.8∶15 C.6∶5 D.5∶6 D　 D　 5.下图是汽油机工作循环中的一个冲程,下列说法正确的是(　　)。 A.该冲程主要是依靠飞轮的惯性来完成的 B.该冲程是汽油机的压缩冲程,机械能转化为内能 C.该汽油机的效率越高,在做相同功的情况下消耗的汽油越少 D.该汽油机工作时冒黑烟,说明汽油燃烧不充分,汽油的热值变小 　 C　 6.下图为某内燃机的能量流向图,其中E1指的是燃料的化学能,E3指的是　 　　　的能量,内燃机效率η=　　　　,这台内燃机最有可能是　　　　(填“汽油机”“柴油机”或“蒸汽机”)。 废气带走　 27%　 汽油机　 7.(科技发展)涡轴-9是我国完全自主研发的航空涡轴发动机,其大致工作过程是:空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。则该发动机工作过程中,下列说法正确的是(　　)。 A.燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高 B.燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大 C.压气机压缩空气,空气的内能减少 D.高温高压气体推动涡轮转动时,机械能转化为内能 A　 8.火箭使用的燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料　　　　大的特性。2 t液态氢完全燃烧释放出的热量是　　 　　J,若2 t液态氢用去一半,则其内能　　　　,热值　　　　。(后两空填“变大”“变小”或“不变”)(q氢=1.4×108 J/kg)  热值　 2.8×1011　 变小　 不变　 解:消耗汽油的质量m=ρ汽油V=0.71×103 kg/m3×0.05 m3=35.5 kg, 放出的热量Q放=mq汽油=35.5 kg×4.6×107 J/kg=1.633×109 J, 汽车发动机的效率η===25%。 9.一辆汽车加满一油箱汽油,汽车发动机在行驶过程中做的有用功为4.09×108 J,消耗的汽油为50 L,则这辆汽车发动机的效率是多少?(q汽油=4.6×107 J/kg,ρ汽油=0.71×103 kg/m3,计算结果保留整数) 10.氢能因其低碳、高热值、来源广泛等特点,在新能源领域备受青睐。在某次测试中,某款氢内燃机汽车匀速直线行驶6 km,用时5 min,牵引力做功的功率恒为36 kW,发动机的效率为60%。假设氢燃料完全燃烧,氢燃料的热值为1.4×108 J/kg。 (1)本次测试中,该车受到的牵引力是多少? (2)本次测试中,消耗氢燃料的质量是多少?(计算结果保留两位小数) 解:(1)用时5 min牵引力做功 W=Pt=36 000 W×5×60 s=1.08×107 J, 由W=Fs得F===1 800 N。 (2)由η=得,氢燃料完全燃烧放出的热量 Q===1.8×107 J, 本次测试中消耗氢燃料的质量m氢===0.13 kg。 $