14.3 热机的效率 课件 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

PHYSICS 第3节 热机的效率 第十四章 内能的利用 认识热机与内能的转化，理解热机的工作过程。 探究热机效率与燃料热值，揭示能量守恒定律。。 人教版 · 九年级全一册 1.7.2013 ‹#› 新课导入 第三节 热机的效率 蒸汽机 · 蒸汽火车 效率 6%~15% 烧100份燃料，真正变成 动力的不足15份，其余 85份能量去哪儿了？ 汽油机 · 家用汽车 效率 20%~30% 加满一箱油，只有两三成 真正用来“跑路”，剩下 的能量去哪儿了？ 柴油机 · 重型卡车 效率 30%~45% 常见热机中效率最高的 一类，可仍有一大半能量 悄悄溜走！ 同样一箱燃料，为什么有的热机“干劲十足”、有的却“力不从心”？被烧掉的能量，究竟去哪儿了？ 1.7.2013 ‹#› 探究新知 燃料的种类 固体燃料 煤炉烧煤 · 炭火取暖 一堆煤要烧好几天才能把 屋子烧热，而一小罐液化气 却能很快炒完一桌菜。 液体燃料 汽油柴油 · 驱动汽车 家用轿车加一箱油能跑几百 公里，可同样一升柴油，拉重 货的卡车却跑得更远更有劲。 气体燃料 天然气 · 家用做饭 打开燃气阀，蓝色火苗"呼" 地一下窜起来，几分钟就能 把一壶水烧开，又快又干净。 相同质量的不同燃料燃烧放热不同是否一样呢？ 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 实验过程:选择相同质量的干木柴和酒精，分别对相同质量，初温相同的水进行加热，观察实验现象，收集实验数据，并分析。 实验材料:两杯水200g（初温25℃）、干木柴5g、酒精5g，铁架台，天平、秒表等。 【实验】不同燃料燃烧热量释放 温度 燃料 初温/℃ 末温/℃ 水温升高/℃ 5g酒精 25 74 49 5g干木柴 25 57 22 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 燃料 温度 初温/℃ 末温/℃ 水温升高/℃ 5g酒精 25 74 49 5g干木柴 25 57 22 实验数据： 实验结果：相同质量的酒精和木柴加热完全相同的水，水升高的温度不同，酒精加热的水升高的温度更多。 实验表明：完全燃烧相同质量的物质，放出的热量是不同的。物理学中使用热值这一物理量表示燃料放出的热量本领。 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 物理量——热值 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用符号 q 表示。 表达式： q= q= 单位： 焦/千克，符号J/kg 焦/立方米，符号J/m³ （固体、液体） （气体） 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。 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 热值的物理意义： 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 例如煤油的热值为4.6×107J/kg， 表示：1kg煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J。 部分燃料热值表 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 蒸汽机 · 蒸汽火车 效率 6%~15% 汽油机 · 家用汽车 效率 20%~30% 柴油机 · 重型卡车 效率 30%~45% 1、流失的能量去哪里呢? 2、这个效率是怎么算出来的? 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 热机工作时需要燃烧煤、汽油、柴油等燃料，热机将燃料中的化学能转化为机械能实现对外做功。热机中燃料燃烧释放的热量能全部利用转化为做功吗？ 燃烧后的热量转化： 不能。燃烧中热机吸热、废气带走、直接散失等都会损失能量，所以有效利用的只是燃料完全燃烧放热中转化为机械能的那小部分。为了提高热机的工作效率，就需要对热机进行改进和升级，以减少各种能量损失，提高效率。 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 热机效率的计算 定义：热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 公式： η 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，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料更少。 热机的效率是热机性能的重要指标。 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 例：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) 热机效率的计算例题 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 措施一 燃料充分燃烧 改善喷油雾化、合理配气 让燃料燃烧更完全 减少化学能浪费 ✔ 烧得透，浪费少 措施二 减少热量损失 加装隔热层、减少 气缸和机体向外散热 造成的能量浪费 ✔ 隔热防散失 措施三 利用废气能量 涡轮增压、余热供暖 回收废气带走的热量 变废为宝再利用 ✔ 废气再利用 措施四 良好润滑减摩 定期加注润滑油 减小活塞、轴承等部件 摩擦消耗的额外功 ✔ 摩擦损耗小 措施五 新技术新材料 优化热机设计制造 采用高强度轻量化 新材料减小损耗 ✔ 设计更先进 核心结论 燃料烧得透、热量少浪费、废气再利用、摩擦尽量小、技术加材料 ——让更多能量变成有用功。 如何提高热机效率 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› 探究新知 第四节 电流的测量 利用废气能量 为什么 热机排出的废气温度很高，会带走大量热量。如果直接排掉，这部分能量就白白浪费了。 怎么做 利用废气中的能量继续做功，提高燃料利用率，从而提高热机效率，节约能源。 核心 废气能量 → 回收利用 → 燃烧更充分 / 余热再利用 → 效率更高 汽车涡轮增压 利用废气驱动涡轮，压缩空气进入气缸，让汽油燃烧更充分，提高发动机功率和效率。 热电厂集中供热 发电后的废气余热不直接排掉，通过管道送到千家万户供暖，实现"热电联产"，能源利用率大幅提高。 大型船舶柴油机 轮船大型柴油机利用废气驱动涡轮增压器，为进气加压，提高燃油利用率，一箱油跑得更远。 1.7.2013 ‹#› 课堂小结 热机效率 燃料 热值 热机的效率 分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料。 燃料燃烧过程中化学能转化为内能。 定义：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。 定义：热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比。 公式： 单位： 焦耳/千克（J/kg） 焦耳/立方米，（J/m³） 或 公式： 提高热机效率的5种方法 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。 第三节 热机的效率 1.7.2013 ‹#› $