第2节 热机的效率(共23张PPT)

(共23张PPT)
第2节 热机的效率
第十四章 内能的利用
导入新课
讲授新课
课堂小结
随堂训练
导入新课
观察与思考
学习目标
1.从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念；能简单计算燃料释放出的热量 。
2.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向；知道什么是热机效率；如何提高热机效率。
认知与了解
导入新课
燃料的热值
一
讲授新课
观察与思考
生活中我们可以使用哪些燃料？
该如何分类？
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
观察与思考
讲授新课
（1）分别用干木柴和煤烧开一壶水，那种燃料用的多？说明什么？如何表示燃料的这种性质？
（2）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
（3）比较物质完全燃烧放热能力
质量/kg 完全燃烧放出热量/J
干木柴 2 2.4×107
木炭 2 6.8×107
煤油 1.5 6.8×107
酒精 3 9×107
　　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。
1．热值
　　燃料完全燃烧时的放热能力
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位及其意义
（4）燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关。
热值公式：Q放=qm， Q放=qV
Q放—— 燃料完全燃烧放出的热量——J
q——热值——J/kg,J/kg
m——质量——kg
V——体积——m3
观察与思考
讲授新课
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
观察与思考
讲授新课
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？
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
放出热量Q = qm
=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。
计算展示
讲授新课
观察与思考
1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？
2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
讲授新课
炉子的效率
1.定义：
2.公式：
热机的效率
二
热机的效率
二
讲授新课
观察与思考
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？
无用的机械
能
有用机械能
燃气内能
损失的内能
1、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，叫作热机的效率。
3、热机的效率是热机性能的重要指标，热机效率一定不大于1.
讲授新课
2、公式：
热机的效率
二
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%
讲授新课
知识与拓展
如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
讲授新课
观察与思考
①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
②改进热机，减少各种能量损失，提高效率；
③利用废气的能量，提高燃料的利用率。
例1：天然气灶烧水，燃烧 0.5m3的天然气，使 100kg的水从 20 ℃升高到 70 ℃．已知水的比热容为C=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为q=7.0×107J/m3．求：
（1） 0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放．
（2）燃气灶的效率．
解：（1）燃烧0.5m 的天然气放出的热量：
Q放=qV =0.5m ×7.0×107J=3.5×107J
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm(t-t0)
= 4.2×103J/(kg℃)×100kg×（70℃-20℃）
=2.1×107J
燃气灶的效率：
例1：“十一”假期，小明一家驱车外出旅游，他想了解汽车中的一些物理知识，在网上查询到：某汽车在某次测试中，车速与所受阻力的关系如图所示，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，消耗8kg燃料（所用燃料的热值为4×l07J/kg）．
（1）测试完毕后，在轿车刹车过程中，汽车的动能转化为 ______ 能，车轮表面的温度会升高，这是通过 ______ 的方式改变其内能．
（2）测试过程中内燃机的效率是多少？
内
做功
解：（2）①汽车行驶的距离为：s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×104m
由图象可知，汽车速度为50km/h时，所受阻力为4000N，
由于汽车匀速行驶，汽车的牵引力：
F=f=4000N，
牵引力做功：
W有=Fs=4000N×2.5×104m=1×108J
②燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=qm=4×107J/kg×8kg=3.2×108J
③内燃机的效率：
课堂小结
C
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
随堂训练
2．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·℃)。
　　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
随堂训练
3. 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
随堂训练
4．一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%
随堂训练