14.3 热机的效率（教学课件）2026-2027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 人教版2024版物理九年级全册 1.能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义及其单位。 2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。 3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率，知道如何提高热机效率。 学习目标 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。热机中的燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 热机的效率 新课导入 热机中燃料燃烧释放的热量能被完全利用吗？ 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。 蒸汽机工作时消耗煤 汽油机工作时消耗汽油 柴油机工作时消耗柴油 一、燃料的热值 生活中常用的燃料分三种 固体燃料 液体燃料 气体燃料 天然气 酒精 汽油 煤油 核燃料 液氢 柴草 木柴 木炭 蜂窝煤 石油 甲烷 燃料在燃烧时，化学能转化为内能 燃料的热值 思考：相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同的？怎么比较它们谁的放热本领强呢？ 用煤炉烧水 用木柴烧水 在生活中，我们会发现，同样是将一壶水烧开，需要干木柴的质量比需要煤的质量多得多。 相同质量的煤和干木柴燃烧， 煤放出的热量比干木柴多 与干木柴相比，煤燃烧放出热量的能力更强 分析讨论得出：约需要木柴200 kg，煤90kg，液化气30kg，秸秆400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，这是什么道理？ 【分析论证】 ①不同的燃料燃烧释放热量的能力是不一样的。根据实验发现1kg的煤燃烧释放出的热量是1kg木柴燃烧释放出的热量的两倍多。 ②怎么比较燃料燃烧放出热量的能力呢？可以采取比较物体密度大小的方法：所有物体都取1m³，比较它们质量的多少。把所有燃料都取1kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少。 燃料的热值 （2）燃料的热值 由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 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，用字母q表示。 ②公式：q= ③单位： Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg q表示热值。单位是焦/千克，符号为 J/kg 一、燃料的热值 　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。 　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。 单位意义：1kg的物体完全燃烧释放出的热量。 单位 例：干木柴的热值1.2×107 J/kg的意义？ 了解燃料的热值表 5.因素：热值只与燃料的种类有关,物质的一种特性。 与燃料是否充分燃烧，燃料的质量、体积均无关系。 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 焦炉 煤气 约1.7×107J/m3 酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3 一些燃料的热值 热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少无关。 燃料的热值 （1）质量为m的固、液燃料完全燃烧释放的能量： 燃料的热值 Q=mq Q=Vq 燃料燃烧释放热量的计算 （2）质量为V的气体燃料完全燃烧释放的能量： Q:燃料完全燃烧放出的热量，单位是J。 q:燃料的热值，单位是焦每千克，符号是J/kg。 m:是燃料的质量，单位是kg。 Q:燃料完全燃烧放出的热量，单位是J。 q:燃料的热值，单位是焦每千克，符号是J/m3。 V:是燃料的体积，单位是m3。 （1）建立热效率的概念（炉子、燃气灶的热效率等）： 吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。 热效率η = （2）提高锅炉中燃料热效率的方法： 把煤磨成煤粉，增大与氧气的接触面积；把空气吹进炉膛增大送氧量。 热机的效率 热机的效率 （1）热机能量流向示意图 热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。 热机的效率 燃料的 内能 互动新授 燃料不能有效利用的原因有： (1)燃料燃烧时很难完全燃烧。 (2)燃料燃烧过程中有热量损失，即有效利用的热量比放出的热量小。 总结 15 互动新授 热机的效率 站在正在工作的汽油机或柴油机的排气口附近时，会闻到汽油或柴油的气味，或者看见排出的黑烟，还能感觉到热。这是为什么？ 想一想 16 互动新授 闻到汽油或柴油的气味或者看到排出的黑烟，是因为汽油或柴油没有完全燃烧就排放出来。 感觉到热是因为热机工作时传热和排出温度较高的尾气产生的，这些热量散失要带走很大一部分能量。 在热机工作过程中不可避免地存在摩擦(如活塞和气缸之间的摩擦、各部件连接处的摩擦等),也会使能量有所损失。 总结 17 　　（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 18 从火车到火箭 使燃料充分燃烧； 尽量减少各种热量损失； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 如何提高热机效率？ 君子坦荡荡，小人长戚戚 热机的效率 20 什么是燃料的热值？ 提高热机的效率的方法 燃料完全燃烧时放出热量如何计算？ 热机效率 如何计算？ 君子坦荡荡，小人长戚戚 热机的效率 21 课堂练习 1．下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ） A．减少各种热损失 B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦 C．充分利用废气的能量，如建热电站 D．采取少消耗总能量的办法 D 课堂练习 2.小明某次用火炉烧水时，共消耗了2kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)? 解：Q放=mq=2kg×2.7×107J/kg =5.4×107J $