14.2热机的效率课件人教版物理九年级全一册(共28张PPT)

(共28张PPT)
14.2 热机的效率
复习导入
1、什么样的机械叫热机？
2、汽油机和柴油机的共同特点是什么？
3、用于做功的内能从何而来？
利用内能做功的机械
燃料在汽缸内燃烧产生高温高压燃气推动活塞对外做功，都有四个冲程
燃料燃烧获得
人类获得能量的绝大部分是通过燃料的燃烧获得的。
1.燃料的分类
对燃料的认识
固体燃料
液体燃料
气体燃料
2.能量转化:
化学能转化为内能
一
3.演变历程
木柴
煤炭
石油
汽油
柴油
煤油
液化气
……
天然气
通过生活体验，思考1：0.5kg的木材和1kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？ 这说明什么？
说明：燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关
思考2：用1kg的木材和1kg的炭烧水， 水升高的温度不相同，这说明什么？
说明：燃料燃烧时放出的热量跟燃料的种类有关
思考3：1kg的木材完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？ 这说明什么？
说明：燃料燃烧时放出的热量与燃烧程度有关
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少？
用电子秤称量出相同质量的酒精和干木柴各5g
思考：如何去比较放出热量的多少？
给相同质量的水加热，比较水升高的温度
——转换法
测量工具：天平或电子秤、温度计
组装实验装置：
思考：组装好之后还必须有哪一步操作？
测量水的初温为28℃
进行实验：
加热前的水温/℃ 加热后的水温/℃ 升高的温度/℃
5g酒精 28 83
5g干木柴 28 62
温度
燃料
55
34
实验结论：用相同质量的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。
酒精放出的热量多
为比较燃料的特性，引入“热值”这一概念。
热值
二
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 q 表示。
燃料燃烧后完全变成不可燃烧物的过程
2、表达式：
J
kg
3、单位：
焦/千克( J/kg )
气体燃料的热值单位：焦每立方米；符号：J/m3
物理意义：
1kg的干木柴完全燃烧时放出的热量为1.2×107J
1kg的液氢完全燃烧时放出的热量为1.4×108J
1m3的煤气完全燃烧时放出的热量为3.9×107J
问题: 火箭大多用液氢作为燃料，你知道这样做的好处吗？
1、液氢清洁环保
2、热值大
你有哪些发现？
1. 热值的大小只与燃料种类有关；
2. 不同燃料的热值一般不同；
3. 氢的热值最大。
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
Q=mq
或
Q=Vq
推导
求放出热量
求质量或体积
推导
例1.对于燃料的热值，下列说法正确理解的是 (　　 )
　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
C
例2.在一次物理实验中，共燃烧酒精42g，如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？［酒精的热值q=3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）］
解：
Q放 = m酒精q = 42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J
由Q放 = Q吸 = cm水Δt，得：
即酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J，水的温度能上升30℃。
Δt =
Q放
cm水
=
1.26×106J
4.2×103J/(kg·℃）×10kg
= 30℃
现实生活中，像酒精等燃料很难完全燃烧，而且燃烧放的热量很难被水完全吸收，那这些热量去哪儿了呢？
用炉子烧水的效率
三
散失
25%
有效利用
60%
未燃烧
15%
高温的空气带走很大一部分热量，该部分热量直接散失掉
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
1.定义：水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做用炉子烧水的效率。
2.公式：
用炉子烧水的效率
3.提高锅炉效率的措施:
（1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
（2）减少各种热量损失。
将煤磨成煤粉，增加供氧量，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；
①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；
②使用较好的保温材料，减少热损失。
问题：热机工作时，能将燃料燃烧产生的热量全部利用吗？
燃料未完全燃烧
机体散热损失部分热量
废气带走大部分热量
对外做的有用功
克服摩擦力损耗部分能量
　例: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%
大部分能量被损耗
少部分能量转变为有用机械能
1.定义：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。
定义式
做有用功的能量
燃料完全燃烧放出的能量
热机效率
热机的效率
四
思考：η 为什么总小于1？
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率为30%~45%
喷气式发动机的效率为50%~60%
怎样提高热机的效率？
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。
1. 关于热机效率，下列说法正确的是：　(　　 )
A．热机效率越高，即热机做的有用功多
B．热机效率越高，即热机的功率越大
C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的涧滑
D．提高热机效率，有利于环保减排
C D
2.下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C. 柴油机的热机效率通常为100%
D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
B
热值是燃料的特性，与燃烧情况无关
任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%
热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关
3.长安汽车有限公司是重庆的一家汽车生产基地。在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q＝4×107J/kg，求：
（1）在测试过程中，汽车牵引力所做的功W；
（2）该型号汽车的热机效率η。