14.2热机的效率 课件 2021-2022学年人教版物理九年级 (共24张PPT)

(共24张PPT)
1.什么是热机？
2.常见热机有哪些？
3.常见热机的燃料分别是什么？
4.燃烧相同质量的汽油和柴油，汽油机和柴油机对外做的功多少一样吗？
知识再现
第二节
热机的效率
第十四章
内能的利用
学习目标
2.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向；知道什么是热机效率；如何提高热机效率。
02
1.从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念；能简单计算燃料释放出的热量
。
01
那么，为什么发射火箭上天要用氢做燃料呢？
自带燃料和氧化剂的火箭
长征五号运载火箭（简称“胖五”）是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液氧发动机
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
氢的热值是1.4×108
J/kg
干木柴的热值1.2×107
J/kg
放出热量
Q
=
qm
=1.4×108
J/kg×
10×103
kg
=1.4×1012
J
需要干木柴
约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
4kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是18.4×107J，则它的热值为
　
　，若这种燃料只烧掉
，则剩余部分燃料的热值为
　
　。
练一练
4.6×107J/kg
4.6×107J/kg
用煤烧水，煤的化学能能完全释放出来吗？燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
热机的效率
1.把煤磨成煤粉，可以燃烧得比较完全。
2.
加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。
3.用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。
提高锅炉的效率的措施：
热机的效率
讨论交流：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？
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
废气排出带走的能量
有用功那部分能量
热机中燃料释放能量的主要流向示意图
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热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
讨论交流
怎样提高热机的效率？
1、使燃料充分燃烧；
2、尽量减少各种热量损失；
3、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。
想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
1.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
2.改进热机，减少各种能量损失，提高效率；
3.利用废气的能量，提高燃料的利用率。
提高热机效率
例题
某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m?3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10?3J/(kg?℃)，天然气的热值为3.2×10?7J/m?3。求：?
（1）天然气完全燃烧放出的热量；?
（2）水吸收的热量；?
（3）该热水器工作的效率。
例题
（1）天然气完全燃烧放出的热量；?
（2）水吸收的热量；?
（3）该热水器工作的效率。
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J。
解：
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J。
解：（3）燃气灶的效率：η=
=1.26×107J/3.2×107J≈39.4%。
练一练
完全燃烧125ml的酒精能放出多少热量（酒精的热值为3.0×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）？若放出的热值42%被水吸收了，（c水＝4.2×103J/（kg?℃）并且水的温度由25℃升高到35℃，求水的质量。
解：（1）完全燃烧酒精的体积：
V酒精＝125ml＝125cm3＝1.25×10﹣4m3，
根据ρ＝
可得，酒精的质量：
m酒精＝ρ酒精V酒精＝0.8×103kg/m3×1.25×10﹣4m3＝0.1kg，
酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝m酒精q＝3.0×107J/kg×0.1kg＝3.0×106J；
练一练
解：（2）根据题意可知：
Q吸＝ηQ放＝42%×3.0×106J＝1.26×106J，
根据Q吸＝cm（t﹣t0）可得，可加热水的质量：
m水＝
＝
＝30kg。
完全燃烧125ml的酒精能放出多少热量（酒精的热值为3.0×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）？若放出的热值42%被水吸收了，（c水＝4.2×103J/（kg?℃）并且水的温度由25℃升高到35℃，求水的质量。
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
1.煤油的热值是4.6×107J/kg，将质量4kg的煤油完全燃烧放出的热量是????
?????,如果将煤油倒掉一半,它的热值为??
?????J/kg?。
1.84×108J
4.6×107
课堂练习
2.关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（
）　　
A.
燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B.
容易燃烧的燃料，热值一定大
C.
煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D.
为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
A
课堂练习
3.关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　　）
A．热机做的有用功越多，效率一定越高　
B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D．热机做功越快，效率一定越高
C
4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
解：在一个标准大气压下，水吸收的热量
Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103
J/（kg?℃）×4
kg×（100℃﹣25℃）
=1.26×106
J。
天然气完全燃烧放出的热量：
烧开这壶水需要天然气的体积：