2018_2019学年九年级物理全册第十四章内能的利用第2节热机的效率教学课件（新版）新人教版

(共30张PPT)
教学课件

物理 九年级全一册 人教版
第十四章 内能的利用

第2节 热机的效率
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。
一、燃料及其热值
1.燃料
【请你说说】日常生活中常用到的燃料有哪些？
常见的燃料有木柴、煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油、液化气等）、天然气等
燃料可分为三种
燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。
热值：某种燃料完全燃烧所放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。其符号是q。
热值单位：J/kg, (J/m3)
2.燃料的热值

阅读：P23一些燃料的热值






你有什么收获？
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、是否完全燃烧无关
哪种物质的热值最大 ？它是多少？表示的物理意义是什么？
汽油（柴油）: 4.6×107J/kg
物理意义:1千克汽油（柴油）完全燃烧时放出的热量是4.6×107J

热值在数值上等于1kg（ m3 ）燃料完全燃烧时放出的热量
5、热值的有关计算：
（1）固体或液体燃料：Q放 = mq
（2）气体燃料：Q放 = Vq
Q:燃料完全燃烧时释放出的热量
q:燃料的热值
m:燃料的质量
V：燃料的体积

课堂练习
1.四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的是( )
A.液化石油气　　B.煤气
C.烟煤　　　　　D.木柴
A
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
B
4.小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少热量？（烟煤的热值q=2.9 ×107 J/kg ）
解： Q =mq =1.5kg × 2.9 ×107 J/kg
=4.05 ×107 J
答：这些烟煤完全燃烧放出的热量为4.05 ×107 J
想一想
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧的能量都到哪里去了？
废气带走
机件发热散失
机件摩擦损失
燃料燃烧产生能量
在热机的各种能量的损失中,废气带走的能量最多.
设法利用热机废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
做有用功
燃烧不完全
讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只有燃料燃烧时所释放能量的一部分
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走向示意图
　热机真正转变为对外做功的部分
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称为热机效率，即：
二、热机效率
×100%
蒸汽机的效率：6% ~ 15%
汽油机的效率：20% ~ 30%
柴油机的效率：30% ~ 45%
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。

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%。
2.环境保护
热机为人类的发展做出丑了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题：
1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.
2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.
酸雨的危害
3.破坏土壤、植被、森林.
4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.


讨论交流 ：如何保护我们的环境？

改进燃烧设备，加装消烟除尘装置；
集中供热；
改用气体燃料，普及煤气和天然气；
充分开发利用污染少和无污染的新能源。
知识拓展：洛杉机光化学烟雾事件
首先，什么是光化学烟雾呢?氮氧化物、烃类等一次污染物在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，生成臭氧(占产物85%以上)、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛类、酮类和有机酸等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物形成的混合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有刺激性和很强的氧化性，可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。
　　　
洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50年代，发生于美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，一年有300天出现逆温(即大气层某一高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这会阻碍大气向上的对流扩散和污染物的扩散)，5～10月阳光强烈。由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气，加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自1943年开始，形成了多次光化学烟雾事件。
当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激，其中以1952年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉痛、咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，导致近400位65岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多。
当堂达标
1.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
D
2.用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃，天然气热值3.2×107J/m3
求:
（1）天然气完全燃烧放出热量
（2）水吸收的热量
（3）天然气灶的效率

解析：（1）天然气完全燃烧放出热量Q放 = Vq= 1 m3 ×3.2× 107J/m3 =3.2× 107J；
（2）水吸收的热量Q吸=c水m△t=4.2×103 kg /m3× 100kg ×（ 70℃ - 20℃ ）=2.1 × 107J；

（3）天然气灶的效率 =





×100% =
×100%=65.6%