2021年初中物理人教版九年级全一册 第十四章 14.2 热机的效率 课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
第2节
热机的效率
人类利用内能主要有哪些方式？
人类利用内能一是加热，二是做功
一、燃料的热值
1、什么叫燃料？
2、你知道哪些物质是燃料
，你认为燃料可以分为哪几类？
3、燃料的主要使用方式是什么？
能够燃烧的物质叫燃料
主要是通过燃烧的方式，使燃料的化学能转化为内能
固体燃料、液体燃料、气体燃料
4、你认为燃料燃烧放出热量的多少可能与哪些因素有关呢？
5、什么叫热值？热值的单位是什么？
质量、种类
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（用q表示）
或
单位是J/Kg或J/m3
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）等因素无关
1、绵阳市的居民家中普遍使用天然气，若某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出热量是多少J，相当于多少柴薪完全燃烧放出的热量。（天然气的热值约为7.5×107J/m3，柴薪的热值约为1×107J/kg）
解：Q放=q气V
=7.5×107J/m3×4m3
=3×108J
=30kg
1、燃料的利用效率
二
热机效率
你家生活中用的燃料是什么？
你对燃料的利用率是怎样理解的？
2、什么叫热机效率？为什么热机效率不可能达到百分之百？
如何提高热机效率？
热机效率：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。
3．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
（2）提高效率的途径
　　
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
　　
改进热机，减少各种能量损失；
　　
利用废气的能量。
2、飞机的发动机效率可高达60%，如果燃料完全燃烧产生1000J的热量，发动机可获得
J
的机械能。
600
1、一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。
35%
3、柴油在某汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机输出的功率是8.5×104W,此时发动机的效率是多少？
练一练
4、一辆载重汽车的发动机输出功率为60kw，每小时耗油14kg，请计算此发动机的效率？
（柴油的热值4·3×107J/Kg）
5．已知干木柴的热值是1.2×107
J/kg，完全燃烧0.7
kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20
℃升高到70
℃？已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)。
　　Q
=
1.2×107
J/kg×0.7
kg
=
8.4×106
J
　　m
=
Q
c(t
-t0)
8.4×106
J
4.2×103
J/(kg·℃)×(70
℃-20
℃)
　　
=
　　
=
40
kg
甲
丁
乙
丙
内
5、一台单缸四冲程柴油机，转速为6r/s,若气体推动活塞一次做功为1500J。那么这台柴油机的功率为（
）
A、2250W
B、4500W
C、9000W
D、18000W
B
6、家里在使用高压锅时常看见锅盖上面的限压阀不停的转动，这个现象是
能转化
能，类似于内燃机工作时的
冲程
7、上世纪七十年代美国人登上月球，在月球上行驶的动力机械是热机还是电动机？为什么？
内
机械
做功
8、汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图所示是汽油机的
冲程，在这个冲程中，活塞压缩燃料使它的温度升高，是通过的
方式增加燃料的内能．这是把
能转化
能。
为了不让汽油机在工作时温度升得太高，气缸外有一个水套，让气缸被水包围着，这是通过的
方式降低气缸的温度，采用水是因为水的
较大．
压缩冲程
做功
热传递
比热容
内
机械
9、如图所示是四冲程汽油机工作时的_______冲程，把
能
转化
能
做功
内
机械
10、如图表示内燃机工作循环中的一个冲程，从气门的启闭和活塞的运动可判断这是
???????
冲程。
吸气
练习：1、把5kg,
40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
2.一辆汽车，发动机的输出功率是29.4kW，热机效率为20％，它带有16kg汽油，如果车速60km/h，它能行驶多远？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
解：16kg汽油完全燃烧释放出的热量
Q=m·q=16×4.6×107J=7.36×108J
做有用功的能量
W有=Q有用=7.36×108J×20%=1.472×108J
发动机工作的时间
t=w/p=1.472×108J/29.4×103W=5006s=1.4h
S=v·t=60km/n×1.4h=84km
3、某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa,飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
(3)汽油机的功率．
解：（1）F=P·S=9×105Pa×30×10-4m2
=2700N
(2)W=F·S=2700N×50×10-3m
=135J
(3)1800r/min=30r/s
故每秒钟做功15次，则每秒钟做功
W=135J×15=2025J
故：汽油机功率P=Wˊ/t=2025J/s=2025W
太阳能热水器有经济、安全、卫生、环保和节能等优点．图所示为一种太阳能热水器，该热水器的集热器的有效采光面积为3m2，能在8h内将225L水的温度升高40℃．设热水器每平方米面积每秒接收太阳辐射能1.4×1O3J，即P0=1.4×1O3J/（m2.s）．该太阳能热水器的效率是多大？（结果保留两位有效数字）[水的比热容c=4.2×1O3J/（kg?℃）]．
想想议议
燃料燃烧放出热量的多少可能与哪些因素有关呢？
事实依据：
结
论：
燃料燃烧放出热量的多少与质量、燃料的种类有关
燃料的热值：q
1、定义：质量为1kg(或体积为m3)某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值。用字母
q
表示
3、单位：J/kg
J/m3
4、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关
2、燃料燃烧释放出的热量用Q表示，燃料的质量用m表示，热值用q表示。则q=
.
Q/m
人类发明了热机给人类带来哪些好处？同时又带来了哪些问题？
热机效率：用来做有用功的那部分，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
η=Q有用/Q=W有用/Q
在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
飞机的发动机效率可高达60%，如果燃料完全燃烧产生1000J的热量，发动机可获得
J
的机械能。
600
1、人上楼克服重力做功
W=Gh=mgh=60kg×10N/Kg×10×3m=1.8×104J
Q油放=W=1.8×104J
390mg只相当于一粒药片的质量
2、每辆汽车所做有用功所需燃油，
1.8t×30%=0.54t
内燃机效率提高后为
30%+1%=31%
效率提高后每辆汽车每年所需燃油量
每辆车每年节约燃油
1.8t-1.74t=0.06t
10亿辆车每年节约燃油
109×0.06t=6×107t