14.2热机的效率（课件）(共21张PPT) - 2023-2024学年九年级物理全册（人教版）

第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
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第十四章
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念；
学习目标
2.能简单计算燃料燃烧放出的热量；
3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率；
4.知道如何提高热机效率。
导入新课
固体燃料
液体燃料
气体燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤气、天然气等
相同质量，不同的燃料完全燃烧释放的热量一样多吗？
讲授新课
燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多
实验发现
把不同的燃料质量都取1kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少
表示燃料放出热量的本领
热值
讲授新课
燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
焦每千克，符号是J/kg。
固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm，
气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。
1.定义：
2.物理意义：
3.国际单位：
4.计算公式：
讲授新课
燃料的热值
观察燃料的热值表，看有什么发现。
讲授新课
燃料的热值
你有哪些发现？
1. 不同燃料的热值一般不同。
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）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
2. 对于某些气体燃料，其热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量，单位是焦每立方米，符号是J/m3。
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
想一想
讲授新课
用煤炉烧水
1.煤能完全燃烧吗？
2.煤燃烧释放的能量，被有效利用的是哪部分？
3.没有被有效利用的能量去了哪里？
不能。
被水吸收的热量。
水壶吸收、煤炉自身吸收、高温烟气带走、直接散失。
目的→把水烧开
思考
讲授新课
蜂窝煤完全燃烧释放的能量
煤不能完全燃烧损失能量
煤炉吸收了一部分能量
水壶吸收了一部分能量
高温烟气带走了一部分能量
被水吸收了一部分能量
直接散失了一部分能量
有效利用
热效率=有效利用的能量燃料完全燃烧释放的热量×100%
?
蜂窝煤完全燃烧释放的能量
煤不能完全燃烧损失能量
煤炉吸收了一部分能量
水壶吸收了一部分能量
高温烟气带走了一部分能量
被水吸收了一部分能量
直接散失了一部分能量
有效利用
讲授新课
热机的效率
散热、克服摩擦损失
废气带走的能量
热机的效率=用来做有用功的能量燃料完全燃烧释放的能量×100%
?
最多
讲授新课
热机的效率
1.定义：热机运转中，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.表达式 η = ????有用????总×100%
?
3.由于热机不可避免会有能量损失，所以η总小于1。
蒸汽机的效率：6%-15%
汽油机的效率：20%-30%
柴油机的效率：30%-45%
讲授新课
4.提高热机效率的方法：
（1）使燃料充分燃烧;
（2）尽量减少各种热量损失；
（3）利用废气的能量；（主要措施）
（4）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。
随堂练习
1.关于热值，下列说法正确的是（ ）
A.某种燃料燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值
B.1kg的某种燃料燃烧一半后，其热值减少一半
C.热值大的燃料燃烧时放出的热量多
D.1kg不同的燃料完全燃烧时放出热量多的热值大
D
2.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
C
随堂练习
3.用煤气灶将质量为4kg的水从25℃加热到50℃，水吸收的热量为__________ J，若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，则需要完全燃烧__________的煤气。[水的比热容为 4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]
4.2×105
0.01kg.
4.用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量
为　 　 J．若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为　 　 J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg℃）]
5.04×105
4×107
随堂练习
5. （多选）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，并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率，有利于环保减排
C D
6．一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%
随堂练习
7.热机的发明极大地推进了人类的第一次工业革命，促进了社会的发展。一辆汽车的发动机每消耗柴油40kg，做有用功3.3×108J，这辆汽车发动机的效率是多少？（柴油的热值q=3.3×107J/kg）
解：柴油完全燃烧放出的能量 Q放=mq
=40kg×3.3×107J/kg
=1.32×109 J
所以发动机的效率 η = ????有用????总×100% =3.3×108J1.32×109?J ×100%
?
= 25%
随堂练习
8.某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m?3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10?3J/(kg?℃)，天然气的热值为3.2×10?7J/m?3。求：?
（1）天然气完全燃烧放出的热量；?
（2）水吸收的热量；?
（3）该热水器工作的效率。
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J。
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J。
（3）燃气灶的效率：η= =1.26×107J/3.2×107J≈39.4%。
Q吸Q放
?
随堂练习
9.有朋自远方来，烧一壶热水，拈几许茶叶，置于瓷制器皿中，沸水冲泡，这是山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水，将质量为2kg，温度为10℃的水加热（1个标准大气压下），需完全燃烧42g酒精，酒精炉效率为70%，（已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q酒精＝3.0×107J/kg）。
求：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量；
（2）水升高的温度是多少？
随堂练习
解：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝m酒精q酒精＝42×10﹣3kg×3×107J/kg＝1.26×106J；
（2）由η＝ ×100%可得，水吸收的热量：
Q吸＝Q放η＝1.26×106J×70%＝8.82×105J，
由Q吸＝cm△t可得，理论上水升高的温度：
△t＝ ＝ ＝105℃，
因标准气压下水的沸点为100℃，且沸腾以后温度不变，
所以，水实际升高的温度为100℃﹣10℃＝90℃。
Q吸Q放
?
Q吸cm
?
1.26×106J4.2×103J/（kg·℃）×2kg
?
课堂小结
热机的效率
燃料的热值
热机的效率
定义
单位
定义
提高热机效率的方法
常见热机的效率

谢 谢 观 看！