第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率(人教版物理九年级上册课件)(共29张PPT)

(共29张PPT)
热机的效率
1.燃料的种类：
固体燃料：如煤、木柴、农作物的秸秆等；
液体燃料：如石油、酒精等；
气体燃料：如天然气、沼气、氢气等。
2.燃料的特点：
（1）能够燃烧；
（2）燃料燃烧过程是将化学能转化为内能。
一、燃料
1.燃料的种类：
固体燃料：如煤、木柴、农作物的秸秆等；
液体燃料：如石油、酒精等；
气体燃料：如天然气、沼气、氢气等。
2.燃料的特点：
（1）能够燃烧；
（2）燃料燃烧过程是将化学能转化为内能。
一、燃料
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。符号：q。
2.公式：q=Q/m 或 q=Q/v。
3.单位：焦每千克（J/kg），气体燃料的热值单位：焦每立方米(J/m3)。
4.热值的物理意义是：表示燃料完全燃烧放出热量的能力强弱（即表示1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是多少）。
二、燃料的热值
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。符号：q。
2.公式：q=Q/m 或 q=Q/V。
3.单位：焦每千克（J/kg），气体燃料的热值单位：焦每立方米(J/m3)。
4.热值的物理意义是：表示燃料完全燃烧放出热量的能力强弱（即表示1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是多少）。
二、燃料的热值
5.对热值的理解：
热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。
二、燃料的热值
6.一些燃料的热值：
二、燃料的热值
6.一些燃料的热值：
无烟煤的热值：3.4×107J/kg
读作：3.4×107焦每千克
物理意义：1kg的无烟煤完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J
煤气的热值：3.9×107J/m3
读作：3.9×107焦每立方米
物理意义：1m3的煤气完全燃烧时所放出的热量约为3.9×107J
二、燃料的热值
6.一些燃料的热值：
无烟煤的热值：3.4×107J/kg
读作：3.4×107焦每千克
物理意义：1kg的无烟煤完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J
煤气的热值：3.9×107J/m3
读作：3.9×107焦每立方米
物理意义：1m3的煤气完全燃烧时所放出的热量约为3.9×107J
二、燃料的热值
7.燃料燃烧放出热量的计算：
Q放=mq 或 Q放=Vq
Q放：放出的热量（J）
q：燃料的热值（J/kg或J/m3）
m：燃料的质量（kg）
V：燃料的体积（m3）
二、燃料的热值
7.燃料燃烧放出热量的计算：
Q放=mq 或 Q放=Vq
Q放：放出的热量（J）
q：燃料的热值（J/kg或J/m3）
m：燃料的质量（kg）
V：燃料的体积（m3）
二、燃料的热值
例：阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”，在牛背上装有一个塑料袋，通过导管收集牛体内排出的气体。从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21kg甲烷。若这些甲烷完全燃烧放出的热量80%被水吸收，可使一定质量的水从20℃升高到70℃．[q甲烷=5.6×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃）]
（1）求出0.21kg甲烷完全燃烧后放出的热量。
（2）求出可使多少千克的水从20℃升高到70℃。
二、燃料的热值
【解答】
（1）甲烷完全燃烧放出的热量：
Q放=m1q=0.21kg×5.6×107J/kg=1.176×107J；
（2）由题知，Q吸=η×Q放=1.176×107J×80%=9.408×106J，
由Q吸=cm（t﹣t0）可知，
水的质量为：m2===44.8kg。
二、燃料的热值
答：（1）甲烷完全燃烧放出的热量是1.176×107J；
（2）若这些甲烷完全燃烧放出的热量有80%被水吸收，可使44.8kg质量的水从20℃升高到70℃。
二、燃料的热值
三、热机的效率
废气带走的能量
散热、克服摩擦损失
三、热机的效率
1.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。
2.计算公式：
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%
三、热机的效率
1.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。
2.计算公式：
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%
三、热机的效率
3.提高热机效率，节约能源，减少污染：
①制造上采用先进的技术；
②尽可能使燃料充分燃烧；
③尽量减少各种热量损失(利用废气来供热)；
④在热机的设计和制造过程中尽量减小摩擦等阻力。
三、热机的效率
3.提高热机效率，节约能源，减少污染：
①制造上采用先进的技术；
②尽可能使燃料充分燃烧；
③尽量减少各种热量损失(利用废气来供热)；
④在热机的设计和制造过程中尽量减小摩擦等阻力。
课堂小结
课后检测
1．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（　　）
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③ C．只有①和④ D．只有②和④
【解答】
①汽车的行驶速度：v===72km/h，故①错误；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；
（3）该汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，
该汽车牵引力所做功的功率：P===40000W=40kW，故③错误；
【解答】
（4）汽车消耗燃油的产生的热量：
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，
该汽车的效率：η==×100%=20%，故④正确。
故选：D
2．现有100g的汽油，其热值是4.6×107J/kg，用掉一半后，热值为　 　，将剩余的一半完全燃烧后放出的热量　 　J。
【解答】
燃料的热值是燃料的属性，不随着质量的改变而改变，
汽油质量变少后，剩余汽油的热值不变，仍为4.6×107J/kg；
由题可知，燃烧汽油的质量为：m=m汽油=×0.1kg=0.05kg，
汽油的热值q=4.6×107J/kg，
汽油完全燃烧放出的热量为：
Q=mq=0.05kg×4.6×107J/kg=2.3×106J。
故答案为：4.6×107J/kg；2.3×106。
3．某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.2kg的燃气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），燃气的热值为5×107J/kg．求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量Q1；
（2）水吸收的热量Q2；
（3）该热水器烧水的效率η。
【解答】
（1）燃气完全燃烧放出的热量：
Q1=qm=5×107J/kg×0.2kg=1×107J；
（2）水吸收的热量：
Q2=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×20kg×（60℃﹣10℃）=4.2×106J；
（3）该热水器烧水的效率：
η==×100%=42%。
谢 谢！