14.2 热机的效率 课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
热机的效率
14-2
教 材：人教版物理九年级全册第十四章第二节
01
燃料
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
01
固体燃料
常见的燃料有煤、石油（汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。
日常生活中常用到的燃料有哪些？
木柴
煤
固体酒精
固体燃料
01
液体燃料
原油
汽油、柴油
液体燃料
煤油
01
气体燃料
气体燃料
天然气
液化气
沼气
01
燃料
它们都离不开燃料。
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
01
燃料
常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃烧时都会释放热量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果有不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？
助推“嫦娥五号”的系列火箭为什么用液态氢做燃料,而不用汽油或煤炭？
01
燃料
交流与讨论：
（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在完全燃烧时，放出的热量是否相同？
（2）相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪种燃料能烧更多的开水？
（3）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？
要比较不同燃料燃烧释放能量的能力不同，首先必须保证哪些量相同才能进行比较？
（1）燃料的质量要相同
（2）都要完全燃烧
10kg的干木柴
1kg煤
1kg的干木柴完全燃烧
01
热值
　　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。
　　固体、液体燃料的单位：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
（1）定义
（3）单位：
（2）符号：q
01
热值表
（4）热值是燃料本身的一种特性，由燃料种类决定,与燃料的质量和放出的热量无关
（5）热值的数值（物理意义）：
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：
1kg氢完全燃烧放出的热量是1.4×108J。
01
热值计算公式
由热值的物理意义我们知道：
1kg氢完全燃烧放出1.4×108J的热量。那么质量为m（kg）的氢完全燃烧释放出多少焦耳（J）的热量？怎么计算？
放出热量Q = 热值×质量
（6）公式：
Q=mq（固体和液体燃料）
Q=Vq （气体燃料）
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
01
热值
热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。
好像很厉害的样子
01
练一练
【典例1】
1．下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．热量燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D
01
热机的效率
讨论交流：
汽车工作时，能不能将气缸里的汽油完全燃烧？
汽油燃烧释放出的热量能全部用来对外做有用功吗？
废气带走
机件发热散失
机件摩擦损失
燃料燃烧产生能量
做有用功
燃烧不完全
01
热机的效率
由上图可知，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。
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来的能量之比称为热机效率。
2、公式：
W有
×100%
W总
η=
3、热机的效率是热机性能的重要指标
Q总
01
热机的效率
想一想：
热机的效率能达到100%吗？为什么？
　　不能达到100%，因为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，因为各种热量损失以燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。
01
热机的效率
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%
01
提高热机效率的途径
为了合理利用资源，人们一直都在努力提高热机的效率。那如何合理利用能源，提高热机的效率？
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( 主要途径）；
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。
利用废气的能量。
01
提高效率，减少污染
热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题：
01
小结
一、燃料的热值：
1、定义：我们把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，用q表示
2、单位：是焦每千克，符号是J/kg
3、意义：热值是燃料的一种特性，只跟燃料本身有关，跟质量、是否燃烧等因素无关
4、计算：q=Q/m（Q=mq或者Q=Vq）
二、热机的效率：η=W有/Q放 ×100%
01
练一练
【典例2】
3．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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
01
练一练
【变式拓展2】
4．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施
不能提高热机效率的是（　　）
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少
能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
D
01
练一练
【变式拓展3】
6．某厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6 km，受到的平均阻力是3.0×103 N，消耗燃油1.5 L（假设燃油完全燃烧），已知燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4.0×107J/kg。
求：（1）在该测试中专用车牵引力所做的功；
（2）燃油完全燃烧放出的热量；
（3）该测试中专用车的热机效率。
01
练一练
（1）W牵=F牵s=fs=3.0×103　N×5.6×103　m
=1.68×107　J
（2）m=ρV=0.8×103　kg/m3×1.5×10-3 m3 =1.2 kg
Q放=q燃油V=4×107　J/kg×1.2 kg=4.8×107 J
（3）η=W牵/ Q放×100 %
=1.68×107 J/4.8×107 J×100 %=35 %
答：略
01
练一练
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
01
练一练
2.航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（　 ）
A、较小的质量　 B、较小的密度　
C、较大的比热容　 D、较大的热值
D
　　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，并且要保证良好的涧滑
　　 D．提高热机效率，有利于环保减排
C D
01
练一练
5.煤有优质和劣质之分,划分优劣的主要依据是这种煤的: ( )
A.硬度 B.密度 C.色泽 D.热值
6.航天工业中,火箭是用液态氢作为燃料的,
因为液态氢的优点: ( )
A.比较轻 B.传热本领大
C.热膨胀小 D.热值大
D
D
01
练一练
7. 1kg的木炭和1g的木炭，热值________________
8.质量为2kg的木炭完全燃烧放出热量________J。
9. 2kg酒精使用一半，剩下的酒精质量 ，
热值_____，完全燃烧放出的热量________
减半
减半
不变
相同
6.8×107
Ｑ：吸收或放出的热量 单位 J
ｃ：比热容 单位 J/(kg.℃)
ｍ：质量 单位 kg
△ ：温度的变化量 单位 ℃
01
复习
1、一看到分问题中有“吸收多少热量”字样，就用公式：
Q吸=cm△t=cm(t-t0)
ｔ
注意:单位统一m的单位是kg
01
复习
2、一看到分问题中有“完全燃烧”放出的热量的字样，就用公式：
Q=mq（固体和液体燃料）
Q=Vq （气体燃料）
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
01
复习
3、求热机效率，用公式：
W有
W总
×100%
η=
（1）燃料热水器
（炉子烧水）：
W有：
W总：
水吸收的热量（分子）
燃料完全燃烧释放的热量（分母）
燃料完全燃烧释放的热量，用来做有用功的部分就是水吸收的热量（使水升温）。
W有 = Q吸=cm△t=cm(t-t0)
W总= Q=mq（固体和液体燃料）
W总= Q=Vq （气体燃料）
01
复习
3、求热机效率，用公式：
（2）太阳能热水器：
W有：
W总：
水吸收的热量（分子）
太阳辐射的热量（分母）
从太阳吸收的热量，然后使水升温。于是从太阳吸收的热量用来做有用功的部分就是水吸收的热量
W有=Q=cm△t=cm(t-t0)
W有
W总
×100%
η=
01
B本P13页
01
B本P13页
01
A本P39页
01
A本P39页
01
练一练
10．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
01
练一练
例题：把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
解：
Q吸 =cm（t-t0）
=4200J/(kg·0C)×5kg×600C
=1.26 ×106J；
Q放 ＝Q吸
m1 =Q放/q
= 1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg