14.3 热机的效率（教学课件） 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 14.3 热机的效率 学习目标 1．从能量转化的角度认识燃料的热值。 2.了解燃料燃烧时的热量去向。 3.通过分析能量转化或者转移的方向，理解热机效率。（重点） 4.能够完成热值和热机效率的相关计算。（难点） 请同学们自学课文，找出答案。 1.热值：燃烧相同______的不同燃料，放出的______是不同的。我们把某种燃料完全燃烧放出的_______与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 2.热量与热值：燃料很难完全燃烧，放出的_______往往比按_______计算出的要小。 质量 热量 热量 热值 热量 3.热机效率：对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做_____。用来做有用功的那_______与_______________________，叫做热机的效率。 有用功 部分能量 燃料完全燃烧放出的能量之比 1.定义： 2.定义式： 3.单位： 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。 热值（q） 焦每千克（J/kg ） 焦每立方米（J/m3 ） q=--- Q放 m q=-- Q放 v 体积为1m3的液化气完全燃烧时放出的热量为4.9×107J。 q液化气=4.9×107J/m3物理意义: 质量为1kg的无烟煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。 4.q无烟煤=3.4×107J/kg物理意义: 一些燃料的热值 干木柴 约1.2×107J/㎏ 柴油 4.3×107J/㎏ 烟煤 约2.9×107J/㎏ 煤油 4.6×107J/㎏ 无烟煤 约3.4×107J/㎏ 汽油 4.6×107J/㎏ 焦炭 3.0×107J/㎏ 氢 1.4×108J/㎏ 木炭 3.4×107J/㎏ 煤气 约3.9×107J/m3 酒精 3.0×107J/㎏ 沼气 1.9×107J/m3 一些燃料的热值 2．燃料燃烧时能量的转化： 木柴 燃气 汽油 燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 7 　　质量相等的两种燃料，在相同条件下燃烧时，放出的热量是否相同？ 思考交流 现象： 　　　　　如烧水时，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。 结论： 相同质量的木柴和煤气燃烧时，放出的热量是不同的。 8 探究点2 热机的效率 1．煤气灶的效率 我们在日常生活中用煤气烧水时，煤气燃烧释放的热量能否被水完全吸收？ 若不能，燃烧过程中又有哪些能量损失呢？ 提出问题： 热机的效率 锅炉烧水时，燃料能被完全利用吗？ 有效利用 60% 高温的烟气带走相当一部分热量， 未燃烧 15% 散失 25% 燃料很难完全燃烧 被水吸收的热量 一部分热量直接散失掉 通过表格我们可以了解到一些固体、液体、气体燃料的热值， 同时思考以下问题： (1)表中哪种燃料的热值最大?哪种燃料的热值最小? (2)焦炭的热值是多少?它表示的物理意义是什么? (3)火箭为什么采用液态氢作燃料? 互动新授 想一想 11 互动新授 热量的计算 1 kg焦炭完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J, 计算5 kg焦炭完全燃烧放出的热量是多少焦耳? 想一想 提示： 用m表示燃料的质量，q表示燃料的热值，则质量是m的燃料完全燃烧放出的热量是Q＝qm。 12 热值的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J/kg 小练笔 木炭的热值为3.4×107J/kg,它表示１kg木炭( ) A．具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J D 知识点2 热机的效率 日常生活中，我们非常重视效率，无论是学习效率，还是工作效率，那么人们对于燃料完全燃烧放出的热量的利用效率又是多少呢？ 事实上，燃料完全燃烧是很难的，有效利用地热量也比放出的热量少很多 蜂窝煤完全燃烧释放的能量 煤不能完全燃烧损失能量 煤炉吸收了一部分能量 水壶吸收了一部分能量 高温烟气带走了一部分能量 被水吸收了一部分能量 直接散失了一部分能量 有效利用 蜂窝煤燃烧释放的能量走向 z 假设蜂窝煤完全燃烧 热机的效率 汽车发动机中燃料燃烧释放的能量走向 燃料不能完全燃烧损失能量 废气排出带走能量 机械传动克服摩擦做功 机械传热损失能量 转化为对外做有用功的能量 最多 原来各类热机中有效被利用的能量只占燃料燃烧总能量的少部分。 z z 热机的效率 热机的效率 二 观察与思考 1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？ 2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 君子坦荡荡，小人长戚戚 17 观察与思考 1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？ 2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 君子坦荡荡，小人长戚戚 18 归纳与小结 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，叫作热机的效率。 热机的效率是热机性能的重要指标。 热机效率（efficiency ofheat engine）是指热机在一个工作循环中，对外输出的功W与燃料完全燃烧放出的热量Q的比值。如果用符号η表示热机效率，用W表示输出功，用Q表示放出的热量，那么热机效率就可以写成 君子坦荡荡，小人长戚戚 19 有用功： W有=Fs 由 得W=pt p=--- W t p=---=---=Fv W t FS t 一些热机的效率，你了解吗？ 蒸汽机的效率很低，只有6℅～15℅. 汽油机的效率为20℅～30℅， 柴油机的效率为30℅～45℅. 课堂小结 热机的效率 燃烧的热值 热机的效率 定义 提高途径 定义 单位 计算公式 C 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 随堂训练 2. 如图为热机工作时的能量流向示意图，则热机的效率可以 表示为( ) B A. B. C. D. 24 3. 为了节约能源，需要提高热机效率，关于提高热机效率的 方法，下列说法正确的是( ) D A. 尽量使用热值大的燃料 B. 采用先进的制造技术，能将热机的效率提高到 C. 尽量增加热机工作时间 D. 尽量减少废气带走的热量 25 $