人教版 初中物理九年级全册 第十四章内能的利用第2节热机的效率课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
目录
知识梳理
01
课堂演练
02
课堂检测
03
课程要求 1. 知道热值的概念，能简单计算燃料燃烧放出的热量
2. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向
3. 知道热机效率，能说出提高热机效率的措施
课时重点 燃料热值的概念和计算燃料燃烧放出的热量
课时难点 热机中的能量转化及损失，提高热机效率的具体措施
知识点1 燃料的热值
完全
知识梳理
质量
J/kg
1. 定义：把某种燃料_____________燃烧放出的热量与其_____________之比，叫做这种燃料的热值。
2. 单位符号：_____________（或J/m3）。
3. 计算公式：（1）固体和液体：Q放=_____________。
（2）气体： Q放=_____________。
qm
qV
有用功
之比
汽缸内部
高
知识点2 热机的效率
4. 对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做_____________，还有相当一部分能量散失了。用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量_____________，叫做热机的效率。 蒸汽机的效率很低， 只有6%~15%。 内燃机中，燃料是在_____________燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全， 所以内燃机的效率比蒸汽机的_____________。 汽油机的效率为 20%~30%，柴油机的效率为30%~45%。
知识点3 提高热机效率的方法
充分燃烧
损失
5. 提高热机效率的途径：一是让燃料尽可能地_____________；二是要减少热量的_____________；三是设法利用_____________的能量。
废气
知识点1 燃料的热值
课堂演练
【典例1】小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知 （注：燃料完全燃烧放热用Q放=qm计算,某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）。 于是决定设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图14-2-1所示的装置进行实验，记录结果见下表：
图14-2-1
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
质量
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_____________相同以及_____________相同。
（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_____________。
水的质量
煤油
天平
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是_______。 利用此实验方法计算出的热值将比真实值______（填“大”或“小”），原因是：
_________________________________________________。
小
燃料完全燃烧放出的热量没有全部被水吸收
【变式拓展1】木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：
燃料的质量/g 100 200 300 400
燃料完全 燃烧放出 的热量 Q木柴／J 1.3×106 2.6×106 3.9×106 5.2×106
Q焦炭／J 3.0×106 6.0×106 9.0×106 12.0×106
Q木炭/J 3.4×106 6.8×106 10.2×106 13.6×106
（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是_____________的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越_________。
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，__________________和_____________的比值是不变的，这个不变的比值， 反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为_____________，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。
不同
多
完全燃烧放出的热量
质量
热值
（3）完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量是_____________J；如果这些热量完全用于加热水，可使_____kg的水温度升高10 ℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了_________________（答一个即可）。 ［q天然气=4.2×107 J／m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃）］
4.2×105
10
空气（或燃气灶）
（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在天然气完全燃烧放出的热量中所占比例，物理中引入_____________来描述，我们总是希望它的值越________越好。
热效率
高
思路点拨：燃料的热值在数值上等于单位质量的燃料完全燃烧释放的热量，热值是燃料本身的一种属性，与燃料是否完全燃烧没有关系。
【典例2】某兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图14-2-2所示的加热过程中水温随时间变化的图象，若在6 min内完全燃烧0.4 kg煤，则煤炉烧水时的热效率为_____________。[c水=4.2×103 J/（kg·℃），q煤=3×107 J/kg]
知识点2 热机的效率
21%
图14-2-2
排气
【变式拓展2】如图14-2-3所示是热机的_____________冲程；一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 200 r/min，该汽油机每秒钟完成做功_____________次。若该汽油机的效率为30%，完全燃烧10 kg的汽油放出的热量可以对外做功_____________J。（q汽油=4.6×107 J/kg）
10
1.38×108
图14-2-3
思路点拨：弄清有用功和总功。 一般情况下用燃气加热水，水吸收的热量是有用的，燃料释放的热量是总能量。热机的效率计算公式：η= ×100%。
知识点3 提高热机效率的方法
D
【典例3】为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（　　）
尽量使燃料充分燃烧
B. 尽量减少热机部件间的摩擦
C. 尽量减少废气带走的热量
D. 尽量增加热机的工作时间
C
【变式拓展3】为了提高热机效率，应尽可能做到（　　）
采用优质燃料
B. 降低热机功率
C. 减少热机的各种热损失，保持良好的润滑
D. 避免使用热机
思路点拨：改变热机效率就是改变热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量的比例，增加用来做有用功的那部分能量或减少损失的能量，都可以提高热机的效率。
课堂检测
D
限时10分钟 总分30分_ 得分____
1.（3分）关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　）
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关
B
2. （3分）用如图14-2-4装置比较两种燃料的热值，下列关于该实验的操作及分析正确的是（　　）
A. 在烧杯中放入质量相同的不同液体
B. 在燃烧皿中放入质量相同的不同燃料
C. 燃烧相同的时间比较升高的温度判断热值的大小
D. 根据相同质量燃料燃烧时间长短来判断热值的大小
图14-2-4
D
3. （3分）古语道：“人要实，火要虚。”此话的意思是做人要脚踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（　　）
A. 增大可燃物的热值 B. 降低可燃物的着火点
C. 使可燃物完全燃烧 D. 提高可燃物的利用率
6.72×108
4. （3分）天然气热值为 8.4×107 J/m3，则完全燃烧 8 m3的天然气能放出____________J 的热量。
5. （3分）我国首次在南海成功试采出绿色能源——“可燃冰”。 完全燃烧50 g的“可燃冰”来加热水，最多可以使质量为100 kg，初温为20 ℃的水温升高到_______℃。［q可燃冰=4.2×108 J/kg；c水=4.2×103 J/（kg·℃）］
70
5×10-3
6. （4分）一台效率为40%的柴油机,当输出66 000 J的有用功时，消耗的柴油为_______kg，柴油机吸气冲程吸入的物质是_______。（柴油的热值为3.3×107 J/kg）
空气
7．（6分）如图14-2-5所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
图14-2-5
甲、乙
甲、丙
（1）为了比较不同燃料的热值，应选择_______两图进行实验；为了比较不同物质的比热容，应选择_______两图进行实验。
（2）质量为0.1 kg的水温度由20 ℃升高到50 ℃吸收的热量为______________ J。
（3）酒精的热值为3.0×107 J/kg，完全燃烧10 g酒精放出的热量为______________ J。
3.0×105
1.26×104
答案：（1）7.14×106 J （2）8.4×106 J （3）85%
8. （5分）（2020聊城）小华家使用的是天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时，把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃，天然气表的示数由1 365.05 m3变为1 365.17 m3，已知c水=4.2×103 J/（kg·℃），q天然气=7.0×107 J/m3。求：
（1）水吸收的热量。
（2）消耗的天然气完全燃烧时放出的热量。
（3）该热水器的效率。