人教版物理九年级全一册 第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
人教版物理九年级全一册
第十四章
内能的利用
第2节
热机的效率
说说看：人们在购买小汽车时会考虑哪些因素呢？
价格、配置、外观、安全性和燃油经济性（即油耗高低）……
其中燃油经济性（即油耗高低）跟燃料的利用率有关。下面我们就一起来学习第2节，怎样衡量燃料的利用率。
人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会中，人类所有的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。
固体燃料
液体燃料
气体燃料
燃烧相同质量的以上这六种燃料，放出的热量相同吗？
燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。例如，燃烧1kg煤放出的热量，是燃烧1kg木柴放出热量的两倍多。在物理学中用热值来表示燃料的这种性质差异。
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。在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。
注意：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。
查课本第23页一些燃料的热值表，你能说出木炭的热值所表示的物理意义吗？
3.4×107J
/kg
1kg
完全燃烧放出的热量是3.4×107J
1kg的木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J。
1kg（m3）的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少J。
查课本第23页一些燃料的热值表，热值最大的是哪种燃料？你能说它的热值所表示的物理意义吗？这种燃料常用在哪里？
氢
1kg的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108J
火箭
问：木炭的热值是3.4×107J/kg，完全燃烧5kg的木炭可以放出多少热量？
由木炭的热值表示的物理意义可知，1kg的木炭完全燃烧放出的热量数值上等于它的热值，5kg的木炭完全燃烧放出的热量是1kg的5倍，所以
放出的热量
=
3.4×107J
×
5
热值q
质量m
放出的热量Q放
=
×
Q放=qm
问：煤气气的热值是3.9×107J/m3，完全燃烧2m3的煤气可以放出多少热量？
由煤气的热值表示的物理意义可知，1m3的煤气完全燃烧放出的热量数值上等于它的热值，2m3的煤气完全燃烧放出的热量是1m3的2倍，所以
放出的热量
=
3.9×107J
×
2
热值q
体积V
放出的热量Q放
=
×
Q放=qV
及时练习
1.完全燃烧0.4m3热值是3.2×107J/m3的天然气，可以放出的热量是多少J？
2.酒精的热值为3×107J/kg,完全燃烧200g酒精放出的热量是多少J?
解：Q放=qv=3.2×107J/m3×0.4m3=1.28×107J
解：Q放=qm=3×107J/m3×0.2kg=6×106J
想一想：用煤炉、锅炉燃烧煤的过程中，煤是否能完全燃烧？煤燃烧释放的能量都到哪里去了？
散热、克服摩擦
做功消耗了一部分
燃料燃烧放出的能量
废气带走了
大部分能量
一部分转
化为内能
燃烧不完全损失了一部分能量
有效利用的能量，被水吸收的热量。
煤燃烧释放的能量只有一部分转化为内能，大部分能量损失了。
被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率。
η
Q吸=ηQ放
Q吸
Q放
例题
某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg?℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求：（1）锅炉内的水吸收的热量；（2）无烟煤完全燃烧放出的热量；（3）锅炉的效率。
m
t0
t
m
c
q
Q吸
Q放
η
初末温标志词
解：（1）Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/（kg?℃）×200kg×(100℃-
25℃）=6.3×107J
（2）Q放=qm煤=3.4×107J/kg×6kg=2.04×108J
某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值约为3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
解：（1）Q放=qm煤=3×107J/kg×2kg=6×107J
（2）Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/（kg?℃）×10kg×(80℃-20℃）=
2.52×106J
散热、克服摩擦
做功消耗了一部分
燃料燃烧放出的能量
废气带走了
大部分能量
一部分转
化为机械能
燃烧不完全损失了一部分能量
有效利用的能量，即用来做有用功的能量。
想一想：在内燃机中燃料是否能完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
对热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，大部分能量损失了。
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。
η
W=ηQ放
W
Q放
柴油机的效率：30%－45%
汽油机的效率:
20%－30%
例题
一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶10km，消耗汽油1L，受到的阻力是966N。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求：
（1）这些汽油完全燃烧放出的热量；
（2）这辆轿车发动机的效率。
分析：（1）
Q放=qm
m
=ρV
第①步
第②步
W
=Fs
F=f
第①步
第②步
第③步
解：（1）m
=ρV=0.7×103kg/m3×1×10-3m3=0.7kg
Q放=qm=4.6×107J/kg×0.7kg=3.22×107J
(2)
F=f=966N
W=Fs=966N×104m=9.66×106J
1.一辆小汽车在平直的公路上以108km/h的速度匀速行驶10min消耗汽油1kg，已知发动机的牵引力是800N，汽油的热值4.6×107J/kg。求：（1）小汽车通过的路程；（2）汽油完全燃烧放出的热量；（3）小汽车发动机的效率。(保留一位小数）
分析：
(1)s=Vt
(2)Q放=qm
W
=Fs
解：（1）s
=Vt=30m/s×600s=1.8×104m
（2）Q放=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J
（3）W=Fs=800N×1.8×104m=1.44×107J
1.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
2.酒精灯里有100g酒精，若燃烧掉一半，则剩余酒精的比热容______，热值______。(两空均选填“变大”、
“不变”或“变小”)
3.“嫦娥四号”于2019年1月3日成功着陆月球背面。发射“嫦娥四号”的火箭所使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料______的特性，火箭加速上升过程中机械能______
(选填“增大”“减小”或“不变”)。
D
不变
不变
热值大
增大
4.某型号的小汽车在平直的公路上匀速行驶100km消耗汽油10L，平均阻力为800N，已知汽油的密度为0.7×103
kg/m3，汽油的热值是4.6×107J/kg，求：(1)完全燃烧10L汽油放出的热量；(2)此汽车发动机的效率。
5.天然气具有价格实惠、污染少、热值高等优点。小东用天然气灶将一锅质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，用时约为6min。已知：水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为3.5×107J/m3。求：
(1)在这个过程中水吸收的热量是多少？
(2)若这个过程中天然气完全燃烧放出的热量80%被水吸收，则需要多少m3的天然气？
1.（2019，深圳）下列说法正确的是（??）
A.燃料燃烧越充分，它的热值就越大
B.内燃机用水做冷却液，是因为水的比热容较大
C.敲击大小不同的编钟，发出声音的音色不同
D.在闹市区安装噪声监测装置，可以减弱噪声
2.（2019，广西北部湾经济区20）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_______较大的缘故。汽油的热值是3.6×107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_________J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，______带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。
4．完全燃烧0.1m3天然气可放出　
　
J的热量（天然气热值为3.2×107J/m3）。
B
比热容
4.6×107
废气
3.2×106
5.（2019，哈尔滨）把质量为2kg，温度为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量为
J，这些热量相当于完全燃烧
m3
的天然气所放出的热量。【c水=4.2×103J/（kg?℃），q天然气=4.2×107J/m3】
6.2019，绥化）我国北方房屋中的“暖气”用水作为介质，是因为水的_______大；火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的_____大。
7.（2019，郴州）用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为　
　
J。若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为
　
　J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
8.（2019，无锡）用煤气灶将质量为4kg的水，从25℃加热到50℃，水吸收的热量为　
　
J。若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，则需要完全燃烧　
kg的煤气。q煤气4.2×107J/kg。
4.2×105
0.01
比热容
热值
5.04×105
4×107
4.2×105
0.01
9.（2019，孝感）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g＝10N/kg），求：（1）货车受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；（3）货车发动机的效率。
1、某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量(体积)之比叫做这种燃料的热值（q）。单位是J/kg或J/m3。
2、热值的物理意义：1kg(m3)的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少J。
3、燃料完全燃烧放出的热量计算：
4、燃料的利用率不高的两种原因：①燃料没有完全燃烧；②有热量损失。
②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。
5、①
被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率。
1、燃料完全燃烧放出的热量计算：
2、炉子的效率和热机的效率的计算：
完成练习册上
第2节
热机的效率练习题。
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