14.2 热机的效率 课件（共26张PPT）人教版物理九年级全一册

(共26张PPT)
第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练
人教版-物理-九年级上册
人教版物理 九年级
学习目标
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念；
2.知道热值的单位和定义式，能简单计算燃料燃烧放出的热量；
3.了解热机中能量走向及热散失的途径，知道什么是热机效率，能提出提高热机效率的方法。
【重点】燃料的热值，热机效率
【难点】热值、热机效率的相关计算
新课导入
燃料：可以燃烧的物质。燃料在燃烧时是将化学能转化为内能。
日常生活中的燃料种类很多，按其物理状态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
木柴
煤炭
天然气
汽油
酒精
氢气
新课导入
火箭大多用氢作为燃料，你知道这是为什么吗？
新知探究
知识点 燃料的热值
一
[思考交流]结合生活经验，思考以下问题：
1.1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
2.相同条件下，燃烧1kg的干木柴和10kg的干木柴放出的热量是否相同？
3.相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？
不同，完全燃烧时放出的热量较多。
不同，燃烧10kg的干木柴放出的热量较多。
煤能烧开的水更多。
新知探究
知识点 燃料的热值
[总结说明]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。
一
新知探究
知识点 燃料的热值
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。
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。
2.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
5.单位：
q
3.符号：
4.公式：
q=
Q放
m
6.燃料燃烧放出热量的计算：
Q放= qm（或qV）
一
新知探究
知识点 燃料的热值
一
新知探究
知识点 燃料的热值
由表可以发现？
1. 热值的大小只与燃料种类有关；
2. 不同燃料的热值一般不同；
3. 氢的热值最大。(所以火箭多用氢做燃料)
一
新知探究
知识点 燃料的热值
【特别说明】热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量或体积、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
一
新知探究
1.燃料的利用率
知识点 热机的效率
二
煤炉烧水时燃料的热量走向情况
有效利用
40%
未燃烧
15%
散失
45%
高温的空气带走很大一部分热量
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
新知探究
1.燃料的利用率
知识点 热机的效率
（1）公式：
η=
Q利用
Q释放
×100%
（2）提高燃料利用率的途径
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：
I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；
II. 使用较好的保温材料，减少热损失。
二
新知探究
2.热机的效率
知识点 热机的效率
[想想议议]内燃机中燃料释放的能量都到哪里去了？
（1）燃料未完全燃烧，损失部分能量
（2）散热消耗部分能量
（3）废气带走部分能量（废气带走的能量占很大一部分）
（4）克服摩擦消耗部分能量
（5）对外做的机械功（有用功）
二
新知探究
2.热机的效率
知识点 热机的效率
（1）定义：热机所做的有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。
η=
W有用
Q放
×100%
（2）公式：
（3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4） 常见热机效率：
汽油机的效率：20~30%
柴油机的效率：30~45%
蒸汽机的效率：6~15%
二
新知探究
2.热机的效率
知识点 热机的效率
[交流讨论]提高燃料的利用率的方法：
（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
二
2.热机的效率
知识点 热机的效率
[交流讨论]热机的效率能否达到100%？
不能。因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，且这部分能量远远小于燃料完全燃烧所放出的总能量，所以与总能量的比值必然小于1，即热机效率总小于100%。
新知探究
二
燃料的热值
热量公式：Q放=mq（固、液），Q放=Vq（气）
燃料的利用率
影响燃料有效利用的因素
提高燃料利用率的方法
热机的效率
公式： ×100%
提高热机效率的途径
课堂小结
课堂训练
1.煤油的热值为4.6×107J/kg，下列说法正确的是（ ）
A．2kg的煤油比1kg的煤油的热值大
B．如果煤油未完全燃烧，热值变小
C．1kg煤油温度升高1℃需要吸收4.6×107J的热量
D．完全燃烧1kg煤油可放出4.6×107J的热量
D
2.关于热机的效率，下列说法正确的是（　 　）
A．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
A
课堂训练
3.提高汽油机效率最有效的做法是（　 　）
A．减小机械间的摩擦 B．把火花塞改为喷油嘴
C．加大进入汽缸的油量 D．改烧热值更高的氢气
A
课堂训练
4. 如图所示，此时是汽油机的做功冲程，若该汽油
机的转速是3000r/min，则1s内汽油机对外做功___ 次。
已知汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧5g汽油所释
放的热量是____ __J；若汽车获得的机械能是9.2×
104J，则此汽油机效率为_ _%。
2.3×105
课堂训练
40
25
5.随着科技的发展，氢燃料新能源公交车慢慢在投放使用.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。
[c水=4.2×103J/（kg ℃）、q氢=1.4×108J/kg]求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。
解：（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=mq氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J。
课堂训练
5.随着科技的发展，氢燃料新能源公交车慢慢在投放使用.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。
[c水=4.2×103J/（kg ℃）、q氢=1.4×108J/kg]求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。（4.2×107J）
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，求水升高的温度。
（2）水吸收的热量：Q吸=Q放=4.2×107J，
由Q吸=cmΔt得水升高温度：
Δt=
课堂训练
5.随着科技的发展，氢燃料新能源公交车慢慢在投放使用.氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。
[c水=4.2×103J/（kg ℃）、q氢=1.4×108J/kg]求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。（4.2×107J）
（3）如果氢燃料公交车以140kW恒定功率匀速直线行驶，其效率为60%，则燃烧0.3kg的氢燃料可使公交车行驶多少时间？
（3）由题知公交车所做的功：W=ηQ放=60%×4.2×107J=2.52×107J，
课堂训练
6.弘毅家的燃气灶使用的是热值为4.2×107J/m3的燃气，烧水时燃气完全燃烧放出热量的60%被水吸收。在标准大气压下，弘毅用燃气灶加热质量1kg、温度为15℃的水，实际燃烧了0.015m3的燃气。求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量。
课堂训练
解：（1）燃气完全燃烧放出的热量：
Q放=qV=4.2×107J/m3×0.015m3=6.3×105J。
6.弘毅家的燃气灶使用的是热值为4.2×107J/m3的燃气，烧水时燃气完全燃烧放出热量的60%被水吸收。在标准大气压下，弘毅用燃气灶加热质量1kg、温度为15℃的水，实际燃烧了0.015m3的燃气。求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量。（6.3×105J）
（2）水升高的温度。
课堂训练
（2）因为烧水时燃气完全燃烧放出热量的60%被水吸收，则水吸收的热量：Q吸=Q放×60%=6.3×105J×60%=3.78×105J，
由Q吸=cmΔt可得：
水末温为15℃+90℃=105℃＞100℃，由于标准气压下水的沸点是100℃，所以水升高的温度：Δt=100℃-15℃=85℃。