14.2 热机的效率 课件(共20张PPT)2023-2024学年人教版物理九年级全一册

(共20张PPT)
人教版初中2011版物理
九年级全一册
第十四章第2节
热机的效率
学习目标:
1.知道燃料热值的定义、单位。从能量转化的角度认识，并能进行相关的计算;
2.通过能量的转化与转移，认识热机的效率，并能计算热机的效率。
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。
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。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。
二、自主学习
完全燃烧
质量
1kg
完全燃烧
有用功
比
三、合作探究
探究一、燃料的热值
柴薪
石油
煤炭
天然气
活动1.说说生活中常见的燃料
活动2.说说在生活中使用过哪些燃料烧过水？并进行分类。
草木、煤炭等
石油、酒精、汽油等
煤气、天然气等
固体燃料
液体燃料
气体燃料
4.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)
1.定义：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。
2.单位:焦每千克，符号是J/kg。
3.热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如q氢=1.4×108J/kg，表示的意义：质量为1kg的氢完全燃烧时放出1.4×108J的热量。
活动3.热值概念的理解
(1)“某种燃料”：说明热值与燃料的种类有关，热值是燃料本身的一种特性，反映了该种燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。
(2)“完全燃烧”：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。热值与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
(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。
热值的理解，抓住三个关键词：
有效利用
60%
高温的空气带走相当一部分热量，一部分热量直接散失掉
未燃烧
15%
散失
25%
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
活动1.探究炉子烧水时燃料的利用率
探究二、热机的效率
废气带走的能量
散热、克服摩擦损失
活动2.探究内燃机中的能量流程
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。
内燃机工作时能量流向图：
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。
活动3.热机的效率的定义及理解
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
1.使燃料充分燃烧;2.尽量减少各种热量损失；3.在热机的设计和制造上采用先进的技术；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。活动4.提高热机效率的途径探讨在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。题1.某家庭需要将100 kg、20 ℃的水加热到50 ℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧1.2 kg煤气。已知煤气的热值q＝4.2×107 J/kg，水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)。
求：
(1)100 kg20 ℃的水加热到50 ℃需吸收的热量；
(2)完全燃烧1.2 kg煤气放出的热量；
(3)煤气灶烧水的效率。
探究三、热机效率的相关计算
解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm水（t-t0）
=4.2×103J/kg ℃×100kg×(50℃-20℃)
=1.26×107J
（2）完全燃烧1.2kg煤气放出的热量：
Q放=qm气=4.2×107J/kg×1.2kg=5.04×107J
（3）煤气灶烧水的效率：
η=Q吸/Q放=1.26×107J/5.04×107J=25％
题2.在一次物理实验中，共燃烧酒精42g，如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？【酒精的热值q=3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）】
解：42g=42×10-3kg
酒精完全燃烧释放的热量：Q放 =qm酒精
=3.0×107J/kg×42×10-3kg=1.26×106J
水吸收的热量：Q吸 =Q放 =1.26×106J
水的温度上升的度数：
答：酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J；水的温度能上升30℃。
五、检查反馈
2.关于燃料的热值，以下说法中正确的是 (　　)
A.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值
B.燃料燃烧时，质量越大，热值越大
C.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
D.燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
1.近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块，不易燃烧)掺在优质煤中高价销售。客户为了不上当，最恰当的方法是检测煤的 (　　)
A.热值 B.比热容 C.温度 D.质量
A
D
3.甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么 （ ）
A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值
B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量
C.甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大
D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
D
4.甲热机的效率比乙热机的效率高，则可以说 ( 　)
A.甲热机的功率比乙热机大
B.在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机少
C.甲热机的转速比乙热机大
D.甲热机将燃料完全燃烧产生的内能变成机械能的百分比比乙热机大
D
5.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将______(填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
不变
6.“可燃冰”作为新能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的_____很大。以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为_____________J，这些热量可以使________kg的水从20 ℃加热至100 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg]
热值
4.2×108
1250
7.某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃，完全燃烧了0.21 m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4×107 J/m3。试求：
(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少。
(2)水吸收的热量是多少。
(3)该热水器烧水的效率是多少。
解：(1)煤气完全燃烧放出的热量：
Q放 =qV =4×107J/m3×0.21m3=8.4×106J
(2)水吸收的热量：
Q吸=cm水(t-t0)
=4.2×103J/kg ℃×20kg×(60℃-10℃)=4.2×106J
(3)该热水器的效率：
η=Q吸/Q放=4.2×106J/8.4×106J=50％
B.查一查（要求：每组最先完成的同学交给老师检查，然后该同学检查本组其他同学的完成情况）
C.思一思：
1.通过这节课，我们掌握哪些知识？
2.还有哪些不懂的地方？
D.评一评：（分“优”“良”“一般”评价导学案完成的情况，自我评价完成后交给学科组长，学科组长检查评价完全组最后交给教师检查并评价。）
自我评价：_____小组评价：_______教师评价：________
五、检查反馈