14.2热机的效率（备好课）—2023-2024学年九年级全册精品课件（25页ppt）

(共25张PPT)
14.2 燃料的热值
人教版九年级上册
同学们是否知道“海湾战争”？为什么美国人会大动干戈呢？除了一些政治原因外，中东地区藏有最吸引工业发达国家的是什么？
石油
石油经过分馏法可提炼出汽油、煤油和柴油。它们都是燃料
学习目标
1. 结合生活实例，体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，
建立热值的概念。
2. 通过练习，能简单计算燃料燃烧放出的热量及效率
3. 结合生活实例和分析，能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，
知道什么是热机的效率，能说出提高热机效率的方法。
想一想：你知道的燃料都有哪些呢？
比如：生活中我们可以使用哪些燃料烧开一壶水？
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
一、燃料
学习任务一：燃料的热值
1、燃料的种类
人类在原始社会
用燃料柴薪取暖
天然气燃烧，获取内能，
加热其他物体
汽油燃烧，获取内能，
转化为车的机械能
气体燃料
液体燃料
固体燃料
燃料在燃烧过程中，能量转化：化学能转化为内能
想一想：为什么现在很少看到有人用燃烧干木柴的方式做饭？
学习任务一：燃料的热值
想一想：用质量相同的木材、煤、液化石油气烧开水，结果是一样的吗？
1kg木材
1kg煤
1kg液化石油气
分别用来烧水
烧开一壶水
烧开两壶水
烧开六壶水
燃料燃烧放出的热量和 ______ 有关
不同的燃料燃烧时 ________ 不同
放热能力
燃料的种类
想想议议
燃料燃烧时放出的热量还与哪些因素有关？
学习任务一：燃料的热值
燃料的种类
燃烧情况
燃料的质量
想想议议
燃料燃烧时放出的热量与哪些因素有关？
猜想：......
燃料燃烧时放出的热量与 有关。
燃料的质量、种类、燃烧情况
学习任务一：燃料的热值
已知放出的热量和质量，你能比较酒精和煤油谁燃烧时的放热能力的强弱吗？
3㎏的酒精完全燃烧放出的热量是9×107J
2㎏的煤油完全燃烧放出的热量是9.2×107J
比值法
学习任务一：燃料的热值
比较燃料放热能力的强弱：可比较 该 比值 越大，燃料的放热能力越强。
热值
燃料的热值 q
热值在数值上等于1千克某种燃料完全燃烧放出的热量。
①定义：把某种燃料完全燃烧 与其 之比，叫做这种燃料的 。用字母 表示。
q
放出的热量
质量
热值
q
学习任务一：燃料的热值
②公式
固、液体燃料
Q：表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
m：表示固液燃料的质量，单位是千克，符号为kg
V：表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3
q：表示热值。固液燃料单位是焦/千克，符号为 J/ kg
气体燃料单位是焦/立方米，符号为J/m3
对于气体燃料
q
热值
热值
q
③物理量及其单位
Q放
Q
固、液体燃料
气体燃料
学习任务一：燃料的热值
1、不同物质的热值一般相同，有没有不同物质的热值相同的？
2、哪种物质的热值最大 ？它是多少？表示的物理意义是什么？
思考：
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。
燃料热值的高低是衡量燃料优劣的重要标准
学习任务一：燃料的热值
为什么发射火箭要用氢做燃料？
想一想
液态氢气储罐
长征五号运载火箭，采用液氢液氧发动机
学习任务一：燃料的热值
为什么发射火箭要用氢做燃料？
想一想
①计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？（氢气热值1.4×108J/kg ）
②若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？（干木柴热值1.2×107J/kg）
Q氢放 =q氢m氢
= 1.4×108J/kg×10×103 kg
= 1.4×1012J
　大约需要120吨的干木柴。
m木
发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有 ，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
较大的热值
学习任务一：燃料的热值
利用家用天然气灶，把质量为1㎏的水，从室温25℃加热至100℃，加热前，天然气表示数为710.870m ，当温度达到100℃时停止加热，天然气表示数为710.884m 。（天然气的热值是3.8×107J/m ）
（2）这些天然气完全燃烧放出的热量是多少J
这些热量被水全部吸收了吗？
问题：（1）此过程消耗多少煤气？
（3）水吸收的热量为多少？
探究思考
（4）没有被水吸收的那部分能量去哪里了？
V=0.014m
Q放=5.32×105J
Q吸=3.15×105J
学习任务一：燃料的热值
一.煤气不可能全部燃烧；
想一想
烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？
二.高温的烟气带走了一部分热量；
三.煤气灶散热也会消耗一部分热量；
在实际使用中，燃料燃烧释放出的热量比计算出的热量小，而有效利用的热量又比释放出来的热量小。
四.一部分热量直接散失掉
学习任务一：燃料的热值
利用家用天然气灶，把质量为1㎏的水，从室温25℃加热至100℃，加热前，天然气表示数为710.870m ，当温度达到100℃时停止加热，天然气表示数为710.884m 。（天然气的热值是3.8×107J/m ）
探究思考
（5）天然气完全燃烧放出的热量的有效利用率是多少？
天然气完全燃烧放出的热量：Q放=5.32×105J
水吸收的热量：Q吸=3.15×105J
Q放
Q吸
=
5.32×105J
3.15×105J
=
60％
=
热效率(天然气烧水的效率)
学习任务一：燃料的热值
×100％
×100％
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？
热机真正转变为对外做功的部分
机械传热损失的能量（散热）
废气排出带走的能量
燃料不能完全燃烧
由于机械转动等,克服摩擦做功所消耗的能量
由图可知，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，很多能量都散失了。
想一想
学习任务一：热机的效率
①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。
热机的效率 η
②公式：
③由于存在能量损失，故热机的效率都小于1且无单位。
η
④物理意义：表示使用热机时燃料燃烧效率的高低。
学习任务二：热机的效率
蒸汽机6%~15%
一些热机的效率
汽油机 20%~30%
柴油机约为30%~40%
热机的效率是热机性能的重要指标。
热机的效率高，热机效率越高，则燃料的利用率越好。在做功同样多的情况下，能节约能源，降低成本，减少污染。
学习任务二：热机的效率
①设法利用废气的能量
大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。
提高热机效率的方法
②减少机械摩擦
涂润滑油可以保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。
③尽量使燃料充分燃烧。
例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。
学习任务二：热机的效率
【例】一台大型推土机的推力约为3×104 N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3 kg，已知柴油的热值为4.3×107J/kg，求推土机发动机的柴油机的热机效率。
四、热机的效率
解：W有用=FS=3×104N×10×103m=3×108J
Q放=mq=30.3kg×4.3×107J/kg=1.3×109J
η=(W有用/Q放)×100%=(3×108J/1.3×109J)×100%=23%
学习任务二：热机的效率
1.关于燃料的热值,下列说法中正确的是（ ）
A.容易燃烧的燃料,热值一定大
B.煤的热值大于干木柴的热值,煤燃烧放出的热量一定比木柴燃烧放出的热量多
C.燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料
C
课堂检测
2.关于热机的效率,下列说法中正确的是（ ）
A.热机做的有用功越多,效率就一定越高 B.热机的功率大,效率就一定高
C.热机消耗的燃料越多,效率就越低 D.以上说法都不正确
D
3. 如图所示，是汽车能量转化示意图，
关于汽车的效率其中正确的是（ 　）
A．33% B．30% C．37% D．40%
B
4.用烟煤烧水时,将10kg的水从20℃加热到100℃,燃烧了1.4kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),烟煤的热值约为3×107J/kg。试求：
(1)水吸收的热量是多少
(2)1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少
(3)热效率是多少
(4)分析热效率不高的两种原因。
Q放=mq=1.4kg×3×107J/kg=4.2×107J
Q吸=cm t=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100-20)℃=3.36×106J
η=(Q吸/Q放)×100%=(3.36×106J/4.2×107J)×100%=8%
烟煤没有完全燃烧，热传递的过程中有热量损失等
课堂检测
热机的效率
①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料.
②燃料燃烧过程中化学能转化为内能.
①定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比.
是燃料的一种特性.
②公式：固体q 气体q
③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/ m3 ）
①热机的效率：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.
② 公式：η
③提高热机效率的方法：利用废气的能量、
减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧.
燃 料
热 值
热机的效率
课堂总结
谢谢
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