14.2热机的效率课件2022-2023学年人教版物理九年级(共24张PPT)

(共24张PPT)
第 2 节 热机的效率
知识点一 燃料的热值
1．热值是描述不同燃料的__________的物理量．　
2．热值定义：某种燃料____________放出的热量与其________之比，也可以说成1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫该燃料的热值．
3．固体燃料的热值公式：______，单位：_________，符号_______
；气体燃料的热值公式： ______，单位：_______，符号________．
放热本领
完全燃烧
质量
焦/千克
J/kg
焦/米3
J/m3
4．汽油的热值是_______________，它的含义是：_______________________________________．不同燃料的热值一般不同，热值也是物质的一种特性．
4.6×107 J/kg
1 kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J
知识点二 热机的效率
5．定义：用来做_______的那部分能量，与_____________________之比，叫做热机的效率．
6．公式：__________________．
7．热机能量损失途径：(1)______________________；(2)高温废气带走一部分能量；(3)高温气缸散热损失一部分能量；(4)克服机械摩擦损失一部分能量．
8．提高热机效率的途径和方法：(1)_________________________；(2)尽可能让燃料充分燃烧；(3)___________________________．
有用功
燃料完全燃烧放出的能量
燃料不完全燃烧
尽可能减少各种热损失
尽可能减小摩擦
9．常见热机的效率：蒸汽机的效率只有____________________，汽油机的效率为____________________，柴油机的效率为____________________．
6%～15%
20%～30%
30%～45%
知识点1 燃料的热值
例1.关于燃料的热值，以下说法中正确的是(　　)
A．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1kg某种燃料放出的热量的大小等于燃料的热值的大小
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关．
A
变式训练1
烧开同样一壶水，若分别用干木柴和无烟煤做燃料且都完全燃烧，所需干木材与无烟煤的质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的(　　)　　　
A. 热量　　　　B. 热值　　 C. 内能　　 D. 比热容
B
解析： 不同的燃料，其热值也不同，故释放出相同热量时，所需的燃料质量不相同．
知识点2 热机的效率
例2.如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是
(　　)
A．25% B．35% C．40% D．75%
燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比，即为有用机械能的百分比，也就是该内燃机的热机效率．
B
解析：由图可知，有用机械能占了全部内能的35%，所以热机的效率为35%.
变式训练2
关于热机下列说法正确的是(　　)
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率
C．汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
C
解析：热机的效率不可能达到100%，故A错误；装飞轮是为了利用其惯性，故B错误；热机工作中两门都关闭的为做功冲程和压缩冲程，故C正确；柴油机的效率比汽油机的高，是因为柴油机对气缸内气体的压缩程度高于汽油机，故D错误.
变式训练3
为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是(　　)
A．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
B．尽量增加热机的工作时间
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
B
解析： 增加热机的工作时间并不能提高效率，故B错误．
1．传统的燃油汽车能量的利用率很低，为了节能环保，我国大力发展新能源汽车代替传统燃油汽车．经测量，某燃油汽车汽缸向外散热占26%，废气带走的能量占32%，摩擦等机械损耗占12%，则该燃油汽车的热机效率约为(　　)
A．68% B．42% C．30% D．12%
C
解析：各种能量损耗的总和是：26%＋32%＋12%＝70%，所以它的机械效率为：η＝100%－70%＝30%.
2．如图所示为内燃机的能量流向图，则内燃机的效率可表示为
(　　)
A．η＝×100% B．η＝×100%
C．η＝×100% D．η＝×100%
答案：D
解析：由能量流向图可知，燃料完全燃烧放出的热量（即燃气内能）为E，有用功（即有用机械能）为，所以内燃机的效率可表示为
η＝×100%.
3.如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为________，在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合，燃烧得比较充分，因此汽油机的效率比蒸汽机的更________(填“高”或“低”)．
30%
高
解析：由发动机的能量流向图可知，该汽油机的效率为(即输出有用功在燃料完全燃烧放出的热量中的百分比)：η＝100%－33%－30%－7%＝30%；汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，再就是燃料在气缸内部燃烧热量损失少，用来做有用功的能量多，而蒸汽机是外燃机，燃料在气缸的外部燃烧，热量损失多，用来做有用功的能量少，因此汽油机的效率比蒸汽机的更高.
4．如图所示，是汽油机工作中的________冲程．该汽油机的飞轮转速为3600r/min，那么该汽油机每分钟对外做功________次．若该汽油机的效率为30%，消耗200g汽油，对外做功__________J．(q汽油＝4.6×107 J/kg)
压缩
1800
2.76×106
解析：(1)由图可知，汽油机进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；飞轮的转速是3600 r/min，即飞轮1分钟转3600 r，完成7200个冲程，对外做功1800次；200g汽油完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝0.2kg×4.6×107 J/kg＝9.2×106 J；由 可知，汽油机对外做的功为：W＝ηQ＝30%×9.2×106 J＝2.76×106 J.
η＝
1．(2016·广州)下列说法正确的是(　　)
A．内燃机是利用电能做功的机械
B．内燃机在做功冲程把内能转化为机械能
C．内燃机在压缩冲程把内能转化为机械能
D．随着技术的进步，内燃机的效率能达到100%
B
解析：内燃机在做功冲程把内能转化为机械能，故B正确.
2．(2021·鄂州)合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1 kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量___________J.燃烧时燃料油的化学能转化为______能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以________kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过________的方式改变水的内能.
6.8×106
内
8.5
热传递
解析：燃料油完全燃烧释放出的热量为Q放＝mq＝0.17 kg×4.0×107 J/kg＝6.8×106 J；燃料油燃烧过程中，将燃料油的化学能转化为内能；水吸收的热量为Q吸＝Q放 ×42%＝6.8×106×42%＝2.856×106 J；因为 ，所以水的质量为
；水吸收热量，是通过热传递的方式改变水的内能的.
Q吸＝cΔt
＝8.5kg
3．(2021·哈尔滨)哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层， 更换门窗等措施可减少散热，提高室温，实现“节能减排”，因此某居民楼在冬天可节约燃煤2.8×
104 kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为_____________J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108 kg的水温度升________℃.[水的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃),煤的热值为3.0×107 J/kg].
2
8.4×1011
解析：这些煤完全燃烧可放出的热量为：Q煤＝q煤m煤＝3.0×107 J/kg×2.8×104kg＝8.4×1011 J；根据题意可知水吸收的热量为
Q吸＝Q放＝8.4×1011 J；这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108 kg的水温度升高 .
Δt＝ ＝ ＝2℃
4．(2021·广西)小海坐在西宁驶往青海湖的大巴车上，以_______为参照物，小海是静止的.若大巴车消耗汽油10 kg,这些汽油完全燃烧放出的热量是______________J（汽油的热值q=4.6×107 J/kg）.
大巴车
4.6×108
解析：坐在行驶的大巴车上的小海相对于大巴车，位置没有发生变化，以大巴车为参照物小海是静止的；汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝10kg×4.6×107 J/kg＝4.6×108 J.