14.2 热机的效率(共20张PPT)（教学课件）-2022-2023学年初中物理人教版九年级全一册

(共20张PPT)
14.2 热机的效率
九年级全册
从哪里获得内能？　
柴薪
煤炭
石油
天然气
　　同样，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？
　　不同物体的吸热本领相同吗？怎么比较它们谁的吸热本领强呢？
　　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。
1．热值
　　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。
　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2．了解燃料的热值表
C
　　例1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 )
　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
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（体积）、是否完全燃烧无关
Q：燃料完全燃烧释放的热量
ｑ：燃料的热值
ｍ：燃料的质量
V：气体燃料的体积
固体和液体燃料
气体燃料
单位：焦每千克 ，符号：J/kg
焦每立方米，符号：（J/m3）
二、燃料完全燃烧放出热量的计算公式
Q放= mq （液体和固体）
Q放= Vq (气体)
例2、小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)
解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg
=4.05×107J
　　为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
想一想
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
　　氢的热值是1.4×108 J/kg
　　干木柴的热值1.2×107 J/kg
Q = mq=1.4×108 J/kg× 10×103 kg=1.4×1012 J
需要干木柴
约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
三、热机的效率　
讨论：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量
燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放
机械传热损失一部分能量
废气排出带走的能量
热机真正转化为对外做功的部分能量
　　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。
W有
Q放
η=
　　用来描述热机的性能。因为总有热量消耗，所以W有三、热机的效率　
例3：用炉子烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了0.5kg的焦炭，水的比热容4.2×103J/(kg·℃),焦炭的热值是3.0×107J/kg。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2） 0.5kg焦炭完全燃烧放出的热量是多少？
（3）炉子烧水的效率是多少？．
解：（1）Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100-20)℃=3.36×106J
（2）Q放=mq=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5 × 107J
(3) η =Q吸/Q放= 22.4%
例4：
某老师的座驾“别克英朗”油耗显示是7.6升每100千米，假设车在前进过程中的平均阻力是900N，已知汽油的热值是4.14×107J/L,求他汽车的效率。
解：因为W有=Fs=900N×100×103 m=9×107J
又Q总=Vq=4.14×107J/L×7.6L=31.646×107 J
所以η =Q有/Q总= 28.6%
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%
2、能量损失、热机效率不高的原因:
1)燃料的不完全燃烧
2)废气带走的热量
3)汽缸部件吸热后的热量散失
4)克服摩擦做功而消耗的能量
3、提高热机的效率的途径？
（1）使燃料充分燃烧;
（2）设法利用废气的能量；
（3）尽量减少各种热量损失；
（4）在热机的设计和制造上采用先进的技术；
（5）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．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
练一练
　　Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
　　m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
　　2. 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
练一练
　　3．一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%
练一练