第14.2 （课件）热机的效率(共38张PPT)

(共38张PPT)
第2节 热机的效率
情景
引入
合作
探究
课堂
小结
随堂
训练
第十四章 内能的利用
知识
梳理
人教版初中物理九年级上册
1
知识清单
1.燃料的热值
物理学中，把某种燃料___________时放出的热量与其______之比叫做这种燃料的热值，可用字母q表示，它是燃料的一种特性.热值在数值上等于_______某种燃料____________放出的热量.
完全燃烧
质量
1kg
完全燃烧
2.热机的效率
对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了.用来做_________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之______，叫做热机的效率.
有用功
比
柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能？　
2
情景导入
　　不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
　　经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
想想议议
2
燃料的热值
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
常见的燃料有煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等)、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。
燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。
1 kg的某种燃料完全燃烧所释放的热量。
定义
定义式
燃料完全燃烧所释放的热量(J)
燃料质量(kg)
燃料热值(J/kg)
理解：1.我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”.
①“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小.
②“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.
③“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.
　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2．热值是燃料的属性
补充：热值是燃料的属性
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.关于对q=Q/m的理解（　　）
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B.热值的大小由燃料本身决定的，与质量和热量无关
C.热值与燃料的质量成反比，与燃料完全燃烧放出的热量成正比
D.热值与燃料的质量成反比
B
例3.判断题：
1、燃料的热值大，完全燃烧释放的热量不一定多（ ）
2、燃料燃烧越充分，则热值越大（ ）
3、某某种燃料的质量减半，则该燃料的热值、比热容也减半（ ）
4、甲的热值大于乙，代表甲燃料的放热能力比乙的强
（ ）
√
×
×
√
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放
的能量都到哪里去了？
3
热机的效率
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃
料燃烧时所释放能量的一部分。
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放
出的能量之比。
热机的效率
定义
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
内燃机工作时能量流向图：
(1)在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多。
(2)设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。
注意：
(固体、液体)
(气体)
1.热机效率为什么总是小于1？
2.效率的高低代表什么意思？
3.效率小于1的原因？
4.如何提高热机的效率？
思考与讨论
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，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。
通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改造的潜力巨大。
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（2）提高效率的途径
　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
　　 改进热机，减少各种能量损失；
　　 利用废气的能量。
　　例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
CD
例2.一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%
例3.为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列方法不合理的是（ ）
A.开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车
B.定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载
C.夏天开车开空调时，空调的温度不宜过低
D.驾车长期低速行驶
D
燃烧
热值
定义
热机效率
定义式
定义式
放热
4
课堂小结
1. 热值与热量的综合计算：
在这一题型中，都要利用等量关系式：
Q吸＝Q放或Q吸＝η Q放。
2. 解决能量转化类计算题的一般规律：
首先找到能量转化关系式，再利用相应公式展开来
列方程，最后代入已知量求解；或在这个等量关系
的基础上，利用相应的公式分步解答。
1.汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来 认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦 耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？
5
课堂练习
这个人受到的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；
克服重力做功：W=Gh=600N×3m×10=18000J；
因为Q放=W，Q放=mq，所以需要燃烧汽油的质量：
m=Q放/q=18000J/4.6×107J/kg≈0.39×10-3kg= 0.39g.一本物理课本的质量大约为250g，0.39g相当于一张纸的质量.
答：他做了18000J的功，需要0.39g的汽油。
2.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突 破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃 机效率提高1%，全球每年可以节约多少燃油？
解：每辆车每年有效耗油量（用于做有用功的油）：m1=mn=1.8t×30％=0.54t
若热机效率提高1％,每辆车每年的耗油量：m2=m1/n1=0.54/31％≈1.74t
每辆车每年节约的油：m3=m-m2=1.8t-1.74t =0.06t
全球总节约的油：m总=1010×m3=1010×0.06t=6×108.
3.查表可知，天然气的热值为煤气热值的2倍，这表明(　　)
A.产生相同的热量，使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍
B.产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质
量的2倍
C.产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质
量的1/2
D.天然气火焰的温度为煤气火焰温度的2倍
C
4.受益于“西气东输”工程，天然气在某市广泛使用。天然气的热值高达8.0×107 J/m3，8.0×107 J/m3的物理意义是______________________________
__________________。目前，使用天然气的公交车已在该市投入运营，它将天然气压缩至原体积的1/300存储在钢瓶中作为车载燃料。从微观角度看，天然气容易被压缩是因为________________。
完全燃烧1m3天然气可以放出8.0×107 J的热量
气体分子间距离大
5.植物通过光合作用将太阳能转化为________能。资料显示，在地球上阳光充足的地方，1 m2的面积每年获得的太阳能可达4.2×109 J。这些能量相当于________kg焦炭完全燃烧放出的热量。(焦炭的热值为3.0×107 J/kg)
化学
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6.受益于“西气东输”工程，天然气在某市广泛使用。天然气的热值高达8.0×107 J/m3，8.0×107 J/m3的物理意义是______________________________
__________________。目前，使用天然气的公交车已在该市投入运营，它将天然气压缩至原体积的1/300存储在钢瓶中作为车载燃料。从微观角度看，天然气容易被压缩是因为________________。
完全燃烧1m3天然气可以放出8.0×107 J的热量
气体分子间距离大