14.3 热机的效率-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

热机的效率 第十四章——内能的利用 学习目标 热值的物理意义和计算 机机效率的计算 学习重点 学习难点 热机工作时需要消耗煤、汽油、柴油等燃料，对外做功的目的是将燃料中的化学能转化为机械能。热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 问题 新课导入 不能 你知道为什么吗？ 燃料的热值 一 燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程。 固态 木炭 液化气 气态 酒精 液态 根据你的生活经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？要找出事实来支持你的观点，并进行分析？ 燃料的热值 一 想想议议 在家中烧水时，烧开同样一壶水需要的木柴质量多，而需要的煤气质量却较少。 木柴和煤气燃烧放出相同的热量时，所用木柴的质量比所用煤气的质量大。 相同质量的木柴和煤气燃烧时，放出的热量是不同的。 你还有其它比较不同燃料的放热本领的方法吗？ 怎样比较燃料放热本领的强弱？ 实验：探究不同燃料放热能力 思考：用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，水升高的温度相同吗？ 实验过程： 1.称取质量相同的酒精和干木柴各5g 2.称取两杯质量相同和初温相同的水2000g 3.在相同环境中，使用酒精和干木柴给水加热，直至燃料燃尽，用温度计分别测出两杯水的末温，计算出升高的温度，并记录数据。 燃料的热值 一 实验：探究不同燃料放热能力 实验数据： 实验结论： 用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 这里我们用水升高的温度判断燃料放热的多少。 为了比较燃料的特性，引入了“热值”这一物理量。 这说明：相同环境下，燃烧酒精放出的热量比干木柴多。 燃料 加热前水温t0/℃ 加热水后温t/℃ 水温升高△t/℃ 5g酒精 28 83 55 5g干木柴 28 62 34 温度 燃料的热值 一 定义： 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值。 单位： 固体液体燃料：J/kg。气体燃料：J/m3 物理意义： q汽油=4.6×107J/kg表示：1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6x107J。 理解： 热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等无关。 燃料的热值 一 表达式： 热量（J） 质量（kg） 热值（J/kg） 全记 2、下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 D 1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　) A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B．燃料没燃烧时就没有热值 C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D．容易燃烧的燃料热值一定大 C 燃料的热值 一 燃料 热值 燃料 热值 干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg 烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg 焦炭 3.0×107J/kg 氢 1.4×108J/kg 木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 表中热值最大的燃料是什么？ 一些燃料的热值 燃料的热值 一 你知道为什么发射火箭上天要用氢做燃料吗？ 发射火箭中用氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 讨论交流 燃料的热值 一 热值的定义、单位及公式 燃烧放热计算： 固、液体燃料 Q= qm Q：热量，单位：J q：热值，单位：J/kg m：质量，单位：kg 气体燃料 Q= qV Q：热量，单位：J q：热值，单位：J/m3 V：体积，单位：m3 1 m3甲烷完全燃烧能产生多少J热量？这些热量可以使多少kg的水从20 ℃加热到100 ℃？[甲烷的热值q甲烷＝4.2×107 J/m3] 例 Q= q甲烷V=4.2×107 J/m3x1m3=4.2×107 J 解： 1 m3甲烷完全燃烧放出热量为： 由 Q= cmΔt 得 燃料的热值 一 热机的效率 二 小明烧水用了0.15m3的煤气，这些煤气完全燃烧放出的热量为5.85×106J，实际放出的热量是5.21×106J吗？为什么？水实际吸收的热量呢？ 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，损失了一部分能量。 煤气灶本身也会吸收一部分能量； 高温的烟气带走相当一部分热量，一部分热量直接散失掉。 水实际吸收的热量只占煤气燃烧放出热量的一部分。有效利用率大约为60%左右。 定义： 公式： 水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子烧水的效率。 内燃机的能流图 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？ 热机的效率 二 用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率 定义： 公式： 一些热机的效率 热机的效率 二 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~40% 柴油机的效率为30%~45% 喷气发动机的效率 50～60% 提高热机效率的主要途径 ①使燃料充分燃烧 把煤磨成煤粉或煤粒，加大煤与氧气的接触面积，使其燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。 ②尽量减少各种热量损失 对锅炉进行外部隔热处理，可以避免热能向外丢失。 ③设法利用废气的能量 ④热机设计制造，提高技术和使用新材料。 ⑤保证良好润滑，减少摩擦额外消耗的功。 供暖 热机的效率 二 热值的效率 2、关于热机效率，下列说法正确的是：多选（ ）　　　　 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 良好的润滑 D．提高热机效率，有利于环保减排 C D 1.下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量 D 用煤气灶烧开水，将20kg的水从10℃加热到66℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，求该煤气灶烧水的效率。(q煤气=4×107J/m3) 某推土机匀速推土时推力为3×104N，通过路为20m，消耗60g的柴油，求推土机推土的效率 。(q柴油=3.3×107J/kg) 热机效率的计算 科 学 世 界 从火车到火箭 课堂小结 课堂小结 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf57.77.100 $