第2节 热机的效率
九年级物理上册
第十四章 内能的利用
柴薪
煤炭
石油
天然气
【想想议议】从哪里可以获得内能？
导入新知
1. 认识燃料的热值的定义，会利用热值的公式进行简单的热量计算。
2. 常识性了解热机的效率及提高热机效率的途径；培养保护环境的意识。
素养目标
【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？
探究新知
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
探究新知
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。
探究新知
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）
探究新知
从热量的角度分析，为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
探究新知
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。
探究新知
例1 关于燃料的热值正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B．燃料的热值与燃料的种类有关
C．燃料的热值与燃料的多少有关
D．燃料的热值与上面三个因素都有关
解析：热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。
B
巩固练习
例2 对于燃料的热值，下列说法中，正确的是 ( )
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
C
巩固练习
例3（2018?遂宁）我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为__________J
2.1×108
巩固练习
连接中考
解：可燃冰的热值：q可燃冰=10q天然气
=10×4.2×107J/kg
=4.2×108J/kg
完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量：
Q=q可燃冰m=4.2×108J/kg×0.5kg
=2.1×108J
巩固练习
【想想议议】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？
探究新知
知识点 2
热机的效率
点击图片播放热机效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
公式
探究新知
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%
探究新知
【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。
探究新知
探究新知
≈37.6kg
热机与环境
探究新知
探究新知
【思考】如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
1
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
2
改进热机，减少各种能量损失；
3
利用废气的能量。
例4下列提高热机效率的方法中，不可行的是 （ ）
A．减少各种热损失
B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
C．充分利用废气的能量，如建热电站
D．采取少消耗总能量的办法
解析 ：提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。
D
巩固练习
热机与社会生活
探究新知
点击图片播放
视频
1.（2018?益阳）下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料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
课堂检测
基础巩固题
2.（2018?西宁）古语道：“人要实，火要虚。”此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是 （ ）
A．增大可燃物的热值 B．降低可燃物的着火点
C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率
D
课堂检测
基础巩固题
3. 【多选】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，并且要保证良好的润滑
D．提高热机效率，有利于环保减排
C D
课堂检测
4.（2018?河北）有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料__________（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧，___________转化为内能，用比热容________的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）
全部燃烧
化学能
小
课堂检测
null
5.某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪完全燃烧放出的热量？（q气=4.4×107J/m3，q柴=1.2×107J/kg）
解：天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=q气V=4.4×107J/m3 ×4m3 =1.76×108J；
放出这些热量所需柴薪质量：
课堂检测
目前,“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗,提高汽车发动机的效率,越来越受到人们的重视,大多数家用汽车的发动机均为汽油机,它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能,再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶,小明的爸爸新买了一辆小汽车,小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km,用时2h,消耗汽油9kg,其发动机的功率为23 kW。请运用所学的知识解答下列问题。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大?
(2)汽车发动机的效率是多少?
能力提升题
课堂检测
课堂检测
课堂小结
作业
内容
教材作业
完成课后“动手动脑学物理”练习
自主安排
配套练习册练习
课后作业
