14.2　热机的效率 课件（共29张PPT）2022-2023人教版物理九年级上册

(共29张PPT)
第十四章　内能的利用
第2节　热机的效率
现代社会，人类使用的能量，大部分是怎样获得的呢？
柴薪
石油
煤炭
天然气
学习目标
了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.
(重难点)了解燃料的热值和热机效率.
　 使燃料充分燃烧，尽量减少各种热量损失；机件间保持良好的润滑、减小摩擦；充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率　
【阅读课本P22~P26，完成以下问题】
1.　 　叫燃料的热值.单位：　 　.
2.用来做　 　的那部分能量与燃料　 　放出的能量之比叫做热机的效率.
3.提高热机的效率方法有：____________________________
_______________________________________________________________________________________________________.
　完全燃烧　
　有用功　
　J/kg　
　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比　
课前预习
q＝
知识点一　燃料的热值
1.定义：某种燃料　 　放出的热量与其　 　之比，叫做这种燃料的热值.
2.单位：　 　，公式：　 　.
3.酒精的热值是3.0×107 J/ kg，它的物理意义是
　 　.
4.煤气的热值是3.9×107 J/m3，它表示：　 　煤气
　 　放出的热量是　 　.
　3.9×107 J　
　完全燃烧　
　1 m3　
　1kg的酒精完全燃烧，放出的热量是3.0×107 J　
　J/kg　
　质量　
　完全燃烧　
课堂导学
【例1】关于热值，下列说法正确的是( )
A.燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B.燃料燃烧越充分，其热值越大
C.燃烧2 kg干木柴放出的热量比燃烧1 kg干木柴放出的热量多，所以燃料的热值与燃料的质量有关
D.热值的大小由燃料本身决定
D
【思路点拨】热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的　 　有关，与燃料的燃烧情况、质量、体积等均无关.
　种类　
【变式训练1】小明在学完“热学”之后，对一些有关热的问题进行了思考，其中正确的是( )
A.“长征七号”火箭采用液氢作为推进剂的主要原因是它的热值大
B.煤炭如果没有充分燃烧，放出的热量就比较少，说明热值与燃料是否充分燃烧有关
C.燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
D.燃料在汽缸内猛烈燃烧，其热值会迅速减小
A
生活中，我们烧开同样一壶水，如果分别用木柴、煤和汽油来做燃料，那用的这些燃料一样多吗？相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？
知识点一 燃料的热值
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（气体为体积）之比，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。
（2）物理意义：
（3）定义式：
固体和液体：
气体：
（4）单位：
气体燃料：焦每立方米；符号：J/m3
1 kg（气体为1m ）某种燃料完全燃烧放出的热量。
固液燃料：焦每千克； 符号：J/kg
燃料的热值
（5）理解：
①“完全燃烧”
燃料燃烧时最多能放出的热量→燃料完全燃烧时放出的热量
1kg或1m3的某种燃料，只有在完全燃烧的情况下，放出的热量才等干按热值计算出的热量。
②热值是燃料的一种特性
它反映了燃料燃烧放出热量的本领。热值越大，这种燃料的放热本领越强。
燃料的热值与燃料的质量、体积无关，它取决干燃料的种类。
知识点二　热值的计算
燃料完全燃烧放出热量的计算公式：　 　.
【例2】请通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：一个重600 N的人，从山脚爬到高30 m的山顶，他克服重力做了　 　J的功；如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量约　 　kg.(q汽油＝4.6×107 J/kg)
　3.91×10-4　
　1.8×104　
　Q放＝mq　
【变式训练2】完全燃烧5 m3煤气放出的热量为多少 (q煤气＝3.9×107 J/m3)
解：Q放＝Vq＝5 m3×3.9×107 J/m3＝1.95×108 J
答：可放出热量1.95×108 J.
Q放＝mq＝200×10－3 kg×1.2×107 J/kg＝2.4×106 J
Q吸＝Q放
m＝ ≈28.6 kg
答：可以使约28.6 kg的水温度升高20 ℃.
【变式训练3】完全燃烧200 g干木柴可以使多少千克的水温度升高20 ℃ [不计热损失，干木柴的热值为1.2×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
拓展：干木柴是否能完全燃烧 　 　.它放出的热量是否能完全被水吸收 　 　.
　不能　
　不能　
η＝×100%　
η＝×100%　
知识点三　热机效率
热机效率的计算公式：　 ；
计算炉子的效率公式：　 .
解：柴油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2.4 kg×3.3×107 J/kg＝7.92×107 J
柴油机的效率η＝×100%≈35.4%.
答：该柴油机的效率为35.4%.
【例3】某柴油机燃烧2.4 kg柴油时，对外做的有用功为2.8×107 J，请计算该柴油机的效率.(结果精确到0.1%，柴油的热值为3.3×107 J/kg)
【变式训练4】如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效率(η)等于( )
A.×100%　　
B.×100%
C.×100%　　
D.×100%
D
【变式训练5】很多城市的出租车使用天然气代替柴油或汽油，某段时间一辆出租车消耗0.2 m3天然气，如果该出租车发动机的效率为20%，则得到的有用机械能为　 　J.
(天然气的热值为7×107 J/m3)
　2.8×106　
在内燃机中燃料是否能完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪去了？
有用机械能
燃气内能
损失的内能
无用的
机械能
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%
常见热机的效率
1.当煤价上涨时，有些不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价出售，为了防止上当，最恰当的方法是检测下列哪个物理量( )
A.质量　 B.温度　
C.比热容　 D.热值
D
随堂检测
2.某一家庭分别单独使用不同燃料，平均月消耗量分别为：干木柴约150 kg，无烟煤约50 kg，煤气约30 kg，天然气约15 kg，这四种燃料中热值最高的是( )
A.干木柴 B.无烟煤
C.天然气 D.煤气
C
3.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燃烧情况无关
B.容易燃烧的燃料热值一定大
C.使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
A
4.已知干木柴的热值为1.2×107 J/ kg，焦炭的热值是3.0×107 J/ kg，如果完全燃烧干木柴与完全燃烧焦炭放出的热量相等，则干木柴的质量与焦炭质量之比是( )
A.2∶5　 B.5∶2　 C.4∶1　 D.1∶4
B
5.汽油的热值为4.6×107 J/kg，现有2 kg汽油完全燃烧，放出的热量是　 　J；当汽油燃烧一半时，剩余汽油的热值是　 　J/kg.
6.已知在各种常见的燃料中氢气的热值较大，为1.4×108 J/kg，该热值的物理意义是　 _
　.
放出1.4×108 J的热量　
　质量为1 kg的氢气完全燃烧
　4.6×107　
　9.2×107　
定义：
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
定义式：
固液：
气体：
单位：
气体：J/m3
物理意义：
1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
固液：J/kg
热
值
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
公式：
提高
热机效率
的途径
热
机
效
率
①使燃料充分燃烧。
②尽量减少各种热量损失。
③注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减少因克服摩擦而额外消耗的能量。
热
机
的
效
率
【基础概念易错辨析】
1.热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量一定越多.( )
2.燃料燃烧一半后，热值也减半.( )
3.使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率.( )
√
×
×
易错辨析
【重难易错】潍柴集团于2020年正式发布全球首款热机效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破.下列关于此柴油机的说法正确是( )
A.它必须用热值较高的燃油才能提高其热机效率
B.对比其他柴油机，相同时间内对外做功更快
C.对比其他柴油机，对外做同样的功消耗的燃料减少
D.随着技术的进步，集团生产的内燃机效率能达到100%
错因分析：对热机效率的定义不够理解.
C