第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率 课件 (共19张PPT) 九年级全一册物理人教版

(共19张PPT)
热机效率
学习目标
1、从能量转化的角度认识燃料的热值。
2、掌握有关热值的计算。
3、通过能量的转化和转移，认识热机效率。
4、提高热机效率的方法。
柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能？　
燃料燃烧把化学能转化为内能
【提出问题】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？
知识点 1
燃料的热值
【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。
实验方法
控制变量法和转换法
大量的实验事实证明，燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
定义式：
q: 燃料的热值
Q：燃料完全燃烧放出的热量
m: 燃料的质量
热值单位：焦每千克；符号：J/kg。
气体燃料：J/m3。
V：气体燃料的体积
观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义）
煤油 4.6×107
木炭 3.4×107
汽油 4.6×107
无烟煤 3.4×107
氢气 1.4×108
石油 4.4×107
焦炭 3.0×107
天然气 4.4×107
柴油 4.3×107
烟煤 2.9×107
煤气 3.9×107
酒精 3.0×107
干木柴 1.2×107
气体
液体
固体
常用燃料的热值（单位：J/kg或J/m3）
　　从热量的角度分析，为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
有关燃料燃烧放热的计算
根据热值表，计算一下10t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t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120t干木柴与10t氢完全燃烧放出的热量相当。

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）
知识点2 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)
　　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。
知识点3 热机的效率
　　 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？
　　 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。
【热机的效率】
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
汽油机的效率为 20%~30%
议一议
怎样提高热机的效率？
使燃料充分燃烧;
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
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。
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
废气排出带走的能量
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
　热机真正转变为对外做功的部分
【例题】某汽车的输出功率是60kW，正常行驶的速度为54km/h，汽车内燃机的效率是25%，该汽车要是行驶108km，要消耗多少kg的汽油？（汽油的热值4.6×107J/kg）
分析：（1）要计算出消耗的汽油质量，根据Q=mq可知，需要求出消耗的汽油完全燃烧释放的热量。
（2）又根据 可知，需要求出汽车行驶过程中做的有用功；
（3）又根据W=Pt可知，需要求出汽车行驶的时间；
（4）汽车行驶的时间t可由速度公式求出。
课题练习
1.以下提高热机效率的方法中，错误的是(　)。
A．尽量减小热机功率　　　　　　　　　　　　　　　
B．尽量使燃料充分燃烧
C．保证转动部分良好的润滑
D．尽量减少各种热散失
A
2.关于热值的概念，
下列说法中正确的是(　)。
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
　 B．燃料没有燃烧，其热值为零
　 C．燃料燃烧时放出热量越多，
其热值越大
　 D．燃料的热值与燃料的质量
及燃烧情况无关
D
热机的效率
一、燃料的热值
1.燃料的分类
固体燃料
燃料 液体燃料
气体燃料
热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。
公式： 或气体燃料
二、热机的效率
1.定义：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，叫热机的效率，用字母η表示。
2、符号：η， 3.公式：
4.热机的改进方法
小结
2.热值
定义：1千克（每立方米）某种固体或液体（气体）燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值。符号为q表示单位J/Kg或J/m
三、热机与环境