(共21张PPT)
初中物理
人教版九年级物理第十四章第二节热机的效率
热机的效率
1.什么是热机？
2.常见热机有哪些？
3.常见热机的燃料分别是什么？
4.燃烧相同质量的汽油和柴油，汽油机和柴油机对外做的功多少一样吗？
知识再现
一、燃料的热值
1.燃料的分类
固体燃料 如：干柴 煤等
液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等
气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：燃料的化学能转化为内能
煤
酒精
天然气
若用这些燃料加热相同质量的水，需要燃料的多少一样吗？
燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。
定义式：q=Q／m (适用于固体或液体燃料）
q=Q/V（适用于气体燃料）
单位：焦每千克 焦每立方米
符号：J/kg 或 J/m3
物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量。
一些燃料的热值
小资料
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 （约）1.2×107 J/kg 柴油 4.3×107 J/kg
烟煤 （约）2.9×107 J/kg 煤油 4.6×107 J/kg
无烟煤 （约）3.4×107 J/kg 汽油 4.6×107 J/kg
焦炭 3.0×107 J/kg 氢 1.4×108 J/kg
木炭 3.4×107 J/kg 煤气 （约）3.9×107 J/m3
酒精 3.0×107 J/kg 沼气 （约）1.9×107 J/m3
酒精的热值是q=3.0x107 J/Kg，其物理意义是什么？
表示：１kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0x107 J。
热值是燃料的一种特性
与燃料的种类有关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同
思考：火箭为什么以液态氢为燃料？
氢的热值大
例：把5kg、40℃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，不计热损失）
解：水吸收的热量：
Q吸=cm水△t
=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J；
所需木柴质量：m木柴=
热机的效率
用煤烧水，煤的化学能能完全释放出来吗？燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
热机的效率
1.把煤磨成煤粉，可以燃烧得比较完全。
2. 加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。
3.用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。
提高锅炉的效率的措施：
讨论交流：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？
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
废气排出带走的能量
热机中燃料释放能量的主要流向示意图
有用功那部分能量
热机效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
讨论交流
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。
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，这部分能量远小于总能量，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%。
课堂小结
1.燃料的种类
2.热值的概念及意义
3.热值的单位及计算公式
4.影响热值大小的因素
5.热机的效率
6.如何提高热机效率
课堂练习
2.关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（ ）
A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料，热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D. 为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
1.煤油的热值是4.6×107J/kg，将质量4kg的煤油完全燃烧放出的热量是 ,如果将煤油倒掉一半,它的热值为 J/kg 。
1.84×108J
4.6×107
A
3.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，效率一定越高
B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D．热机做功越快，效率一定越高
C
4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为8.4×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
解：在一个标准大气压下，水吸收的热量
Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103 J/（kg ℃）×4 kg×（100℃﹣25℃）
=1.26×106 J。
天然气完全燃烧放出的热量：
烧开这壶水需要天然气的体积：
作业布置
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《热机的效率》练习
1.(2015 恩施)向酒精灯内添加适量酒精后，酒精的热值与灯内原来的部分相比较( )
A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法确定
2. （2016邵阳）据中央电视台 ( http: / / www.21cnjy.com )新闻联播报道，2016年7月，我国将发射全球首颗量子通信卫星。发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的 （ ）
A．热值大 B．比热容大 C．密度大 D．以上说法都不正确
3．下列有关内能利用的说法正确的是（ ）
A． 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B． 通过技术改进，热机效率可达100%
C． 各种形式的能量都可以相互转化
D． 热机的工作过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
4．(2015 厦门)下列关于热值和热机效率的描述，正确的是( )
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
5．下列关于内燃机的说法正确的是( )
A．汽车的发动机是内燃机
B．蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机
C．内燃机工作时，压缩冲程将内能转化为机械能
D．先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100%
6.（2016巴中）把1 kg初 ( http: / / www.21cnjy.com )温为35 ℃的水加热到85 ℃，消耗了10 g的煤气，此过程水吸收的热量为 J，加热装置的效率为 （煤气的热值q煤气=4.2×107 J/kg）。
7.（2016陕西）图示为“长征六号”运载火箭，它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。
①煤油燃烧过程中，其热值大小__________。
②火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高 ( http: / / www.21cnjy.com )压的燃气，燃气对火箭的推力达1.2×106 N，这个力可举起质量为________t的物体（g取10 N/kg）。21世纪教育网版权所有
③燃气对火箭做功，燃气的内能会________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
8. （2016无锡）太阳能路灯的灯杆 ( http: / / www.21cnjy.com )顶端有太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能．并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明．若在一段时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107J,这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35 W的路灯工作60 h，那么该太阳能路灯的能量转化率是 %。（煤的热值为3.0×107J/kg）
9. （2016连云港）某家庭 ( http: / / www.21cnjy.com )需要将50 kg、初温为10 ℃的水加热到50 ℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧水，需要燃烧0.8 kg的煤气。这些水从10 ℃加热到50 ℃需要吸收的热量为_______J，0.8 kg的煤气完全燃烧放出的热量为_______J，煤气灶烧水的效率为_______。（c水=4.2×103J/（kg·℃)，q煤气=4.2×107J/kg）
10.（2016三明）天然气是一种热值 ( http: / / www.21cnjy.com )高、污染小的清洁能源，2016年三明市迎来了天然气时代。完全燃烧0.035 m3的天然气放出多少焦的热量 若这些热量完全被水吸收，能使多少千克的水温度升高50 ℃ (水的比热容c=4.2×103 J／(kg·℃)，天然气的热值取q=4× 107 J／m3)
11. （2016德州）天然气灶使用方便、 ( http: / / www.21cnjy.com )经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 ℃的水加热至沸腾，大约需要10 min，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.5×107 J/m3。求：21教育网
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量60 %被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气？
答案与解析
1.B
【解析】向酒精灯内添加适量酒精后，酒精的质量增加，但是燃料的种类不变，热值不变，故选B。
2.A
【解析】发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A正确。21·cn·jy·com
3.D
【解析】A.由Q放=mq可知，燃料燃烧放出的热量与热值和质量有关，因此不确定质量多少的情况下，热值大的放出的热量不一定多，故A错误；www.21-cn-jy.com
B.用来做有用功的能量和燃料 ( http: / / www.21cnjy.com )完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%，故B错误；
C.在一定条件下各种不同形式的能量间可以相互转化，故C错误；
D.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，故D正确。
4.B
【解析】A.热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B.使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C.热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；
D.热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误。
5.A
【解析】A.汽车的发动机是内燃机．故A正确；
B.蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机都属于热机．故B错误；
C.内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能．故C错误；
D.热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误。2·1·c·n·j·y
6.4.2×105 50%
【解析】水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×103J/kg ℃×1kg×（85℃-35℃）=2.1×105J，
煤气完全燃烧放出的热量为Q放=m煤气q=1×10-2kg×4.2×107J/kg=4.2×105J，【来源：21·世纪·教育·网】
加热装置的效率为
7.不变 120 减小
【解析】（1）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，所以煤油燃烧过程中，其热值大小不变；
（2）火箭起飞时，燃气对火箭的推力与卫 ( http: / / www.21cnjy.com )星对火箭的压力是一对作用力与反作用力，所以火箭承受的压力为1.2×106N，即物体的重力G=1.2×106N；21cnjy.com
这个力可举起质量为
（3）燃气对火箭做功，内能转化为机械能，所以燃气的内能会减小。
8. 0.9 28
【解析】（1）由题知，Q放=mq=2.7×107J，
则需要完全燃烧煤的质量：
（2）使用太阳能路灯的有用能量：
W电=Pt=35W×60×3600s=7.56×106J，
太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）W总=2.7×107J，
该太阳能路灯的能量转化效率：
9.8.4×106 3.36×107 25%
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm水△t=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J；
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=m煤气q=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J；
（3）燃气灶烧水的效率：
10.1.4×106 J；6.67kg
【解析】(1)Q=Vq=0.035 m3×4×107 J／m3=1.4×106 J 。21·世纪*教育网
(2) 。
11.1.008×106 J；4.8×10﹣2 m3
【解析】（1）在一个标准大气压下，水沸腾时的温度t=100℃，
水吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103 J/（kg ℃）×3 kg×（100℃﹣20℃）
=1.008×106 J。
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
由Q放=Vq得，烧开这壶水需要天然气的体积：
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《热机的效率》教案
【教学目标】
1.知识与技能
1．从能量转化的角度认识燃料的热值。
2．常识性了解热机的效率及提高热机效率的途径。
2.过程与方法
用物理图表分析问题的能力，联系实际思考问题的能力.
3.情感态度和价值观
增强节能、环保意识
【教学重点】
燃料的热值
热机的效率
【教学难点】
热值概念的理解
提高热机效率的途径
【教学方法】
合作 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
复习热机的概念及常见热机的工作过程，提 ( http: / / www.21cnjy.com )出所用燃料的能量能全部用来做有用功吗？引出课题。教师再引导学生讨论P22“想想议议”中的问题由此引入热值的概念。21教育网
二、探究新知
（一）燃料的热值
1.燃料的分类
固体燃料 如：干柴 煤等
液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等
气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：燃料的化学能转化为内能。
2.燃料的热值：某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
从概念总结得出热值的公式：q＝(适用于固体或液体燃料）q=Q/V（适用于气体燃料）
单位：焦每千克(J/kg），焦每立方米（J/m3）
物理意义：完全燃烧1 kg的某种燃料放出的热量是多少焦耳。(课件展示)
注意：定义中“完全”两字表示的意义，因为只有在完全燃烧的情况下才能比较不同物质放出热量的多少。
阅读分析：小资料中“一些燃料的热值”，你得出什么结论？
( http: / / www.21cnjy.com )
分析得出：
（1）热值是燃料的一种特性
（2）热值与燃料的种类有关。同种燃料的热值是定值，不同燃料的热值一般不同
（3）思考：火箭为什么以液态氢为燃料？氢的热值大。
3.例：把5kg、40℃的水烧开，需要完全燃烧多少千克的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，不计热损失）21·cn·jy·com
解：水吸收的热量：
Q吸=cm水△t
=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J；
所需木柴质量：m木柴=
（2）热机的效率
1. 炉子效率
思考讨论：用煤气烧水时，燃烧放出的能量都被水吸收了吗？到哪儿去了？
讨论得出：水只是吸收了一部分，另外壶要吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )热量、向空气中散失热量、还有燃料也不一定完全燃烧损失一部分能量，所以存在热效率的问题。21世纪教育网2·1·c·n·j·y
提高锅炉效率的措施：
把煤磨成煤粉，可以燃烧得比较完全。
加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧，可以燃烧得更充分。
用各种办法加大受热面，可以减少烟气带走的热量。
2.热机效率
讨论交流：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？
热机中燃料释放能量的主要流向示意图多媒体展示，根据展示内容总结。
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
各种热机的效率:
蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~45﹪
讨论交流：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 ( http: / / www.21cnjy.com )的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，这部分能量远小于总能量，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%。www.21-cn-jy.com
3．要求学生看书P25页科学 技术 社会
三、课堂小结
1.燃料的种类
2.热值的概念及意义
3.热值的单位及计算公式
4.影响热值大小的因素
5.热机的效率
6.如何提高热机效率
4、 课堂练习：
1.煤油的热值是4.6×107J/kg，将质量4kg的煤油完全燃烧放出的热量是 1.84×108 J ,如果
将煤油倒掉一半,它的热值为4.6×107 J/kg 。
2．关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（ A ）
A. 燃料的热值与燃料的燃 ( http: / / www.21cnjy.com )烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料，热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D. 为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料21cnjy.com
3．关于热机的效率，下列说法中正确的是（ C ）
A．热机做的有用功越多，效率一定越高
B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D．热机做功越快，效率一定越高
4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已 ( http: / / www.21cnjy.com )知天然气的热值为4.2×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
解：在一个标准大气压下，水吸收的热量
Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103 J/（kg ℃）×4 kg×（100℃﹣25℃）
=1.26×106 J。
天然气完全燃烧放出的热量：
烧开这壶水需要天然气的体积：
5、作业布置
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习
板书设计
14.2 热机的效率
一、燃料的热值
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
定义式：q=Q／m q=Q/V
单位：焦每千克 焦每立方米
符号：J/kg 或 J/m
物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关。
2、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热量之比，叫做热机的效率
定义式：η=W有／Q放
提高热机的效率的途径
【教学反思】
本节主要特点是紧密联系实际，考察能 ( http: / / www.21cnjy.com )量在应用过程中的损耗，会用能流图分析问题，而且要注重让学生细致的分析问题,养成缜密的思维形式。注重联系实际的教学,学生要能够利用所学到的提高效率的方法应用于实际生活中,解决简单的问题。21世纪教育网版权所有
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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