人教版九年级物理 第十四章 内能的利用 14.2热机的效率 课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第十四章
内能的利用
14.2
热机的效率
【学习目标】
1、掌握热值及热值的物理意义
2、掌握利用公式计算燃料燃烧释放的热
3、掌握燃料燃烧后释放的能量去向
4、掌握热机效率的计算公式并能利用公式进行简单的计算
【课前预习】
1．关于燃料的热值，以下说法中正确的是
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
2．关于内燃机，下列说法正确的是（
）
A．内燃机的实际工作效率可达100%
B．汽油机和柴油机使用同种燃料
C．汽油机和柴油机均属于内燃机
D．在做功冲程中，机械能转化为内能
3．为了提高热机效率，可采取的措施是
A．采用热值高的燃料
B．降低热机功率
C．保证良好的润滑，减小摩擦
D．以上措施都可以
4．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值
（
）
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
5．我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染，已越来越引起人们的关注．现在有些家庭已经改用燃油取暖，以降低对大气的污染．小明家的住房面积约110m2，
若将住房的门窗关闭好，用燃烧柴油来取暖，并使室温升高10℃，已知柴油的热值为4.3×l07J/kg，空气的密度约为1.3kg/m3，
空气的比热容为1.0×103J/（kg?℃）所需的柴油约为
A．0.01kg
B．0.1kg
C．1kg
D．10kg
【课前预习】答案
1．A
2．C
3．C
4．A
5．B
【学习探究】
引入
人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能．
原始社会火的利用．
现代社会取暖的方法：煤取暖、电取暖．
电能的获得主要的方法是火力发电．
燃料的种类：
　　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：化学变化
　　　燃料的化学能转化为内能
燃料的燃烧
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
①这些燃料有什么共同特点吗？有什么不同点吗？
②它们燃烧时放出的能量是从哪来的？
燃料都有可燃性、燃烧时释放能量。
③用这些燃料分别去烧开同一壶水，所用的时间和消耗的质量相同吗？这能说明什么问题呢？
干木柴
烟煤
汽油
约2.8Kg
约1.16Kg
约0.73Kg
说明：
不同燃料燃烧释放的能量不同
使用不同燃料，释放的量是不同的。为什么？
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。
在物理学中，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。
单位：
J/kg
（J/m3）
固体和液体燃料
气体燃料
燃料的热值
同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同．它反映的是燃料的特性，其大小与燃料质量大小、是否完全燃烧、放出的热量大小无关，但在数值上等于一定质量的燃料完全燃烧放出的热量（Q）与其质量（m）的比值．
Q放=mq
q=Q放/m或
一、燃料的热值
1.物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量
2.定义：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
3.单位：焦每千克
焦每立方米
符号：J/kg
或
J/m3
如：干木柴的热值是q=1.3x107
J/Kg
物理意义：１kg的干木柴完全燃烧放出的　　
热量是1.3x107
J
几种燃料的热值（焦/千克）
氢1.4
×108
汽油4.6
×107
酒精3.0×107
柴油4.3
×107
煤气(约)3.9
×107
煤油4.6
×107
沼气1.9×107
烟煤(约)2.9
×107
无烟煤(约)3.4
×107
焦炭3.0
×107
木炭3.4
×107
干木柴(约)1.2
×107
(J/m3)
(J/m.3)
①煤气的热值及其物理意义？
②2m3煤气完全燃烧放出的热量约为多少J？
例：5Kg的酒精完全燃烧可放出多少热量？
解：
Q放=
m
q
=5KgX3.0x107J/kg=1.5x108J
理解
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
为什么炉渣颜色有的黑有的白？靠近炉灶有什么感觉？
不能完全燃烧
热，温度比周围高
放出来的热量比按热值计算的小
有效利用的热量比放出来的小
炉子的热效率
有效利用的热量
燃料完全燃烧放出的热量
=
热量损失
1燃料未能完全燃烧;
2
废气带走很大一部分能量：
排气冲程废气的温度较高，内能较大;
3
一部分能量消耗在散热上
冷却水带走能量。
4
克服摩擦做功
活塞和曲轴在运动时克服摩擦做功。
热机效率
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
　热机真正转变为对外做功的部分
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
热机的效率
做有用功的能量
燃料完全燃烧放出的热量
=
蒸汽机的效率6％～15％
汽油机的效率20％～30％
柴油机的效率30％～45％
热机的效率
热机的效率是热机性能的重要指标
热机效率越高，做功相同时，消耗的燃料就越少
飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
讨论
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。
柴油机
蒸汽机
燃气轮机
汽油机
空气喷气发动机
火箭喷气发动机
热机的发展
外燃机
内燃机
喷气式发动机
轻便
效率高
更轻便
功率大
讨论
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%。
课堂小结
一、热值
1.物理意义：描述不同燃料完全燃烧放热本领的物理量
2.定义：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
3.单位：焦每千克
焦每立方米
符号：J/kg
或
J/m
4、热值是燃料本身的一种特性
5.决定因素：种类
【课后练习】
1．下列有关热现象，说法正确的是（
）
A．1kg酒精比1g酒精的热值大
B．夏日荷塘里荷花盛开，花香四溢说明分子在不停地做无规则运动
C．用锯条锯木板，锯条的温度升高是由于锯条从木板中吸收了热量
D．用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小
2．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
3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（　　）
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②
B．只有②和③
C．只有①和④
D．只有②和④
4．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．提高了可燃物的利用率
B．降低了可燃物的着火点
C．能使可燃物完全燃烧
D．增大了可燃物的热值
5．下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是（
）
A．热机所用燃料的热值越大，效率越高
B．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率越高
C．物体的内能越大，温度越高
D．摩擦生热是利用做功的方式来增加物体的内能
11．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤．完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出___________J的热量；若这些热量完全被质量为100kg，初温为20℃的水吸收，可使水温升高到_________℃[已知q秸秆煤=2.1×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·
℃)]．
12．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，设天燃气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为_____J；若在不考虑热量损失的情况下，这些热量能使800kg、45℃的水刚好达到沸点，则此时水的沸点是_____℃，水面上方的气压_____1标准大气压．（选填“大于”、“小于”或“等于“）（c=4.2×103J/kg?℃））
13．某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量_______________J；设该热量有25%被水吸收，能将__________kg的水从25℃加热到100℃．[已知c水=4.2×103J/（kg·）].
14．出于安全和环保考虑，巴中市政府为喜爱户外烧烤的市民提供了专门的场所．烧烤主要燃料是木炭，已知它的热值是3.4×107J/kg，那么84g的木炭完全燃烧放出热量_____J，如果这些热量的50%被水吸收，则能使初温为20℃，质量为17kg的水，温度升高到_____℃．
15．柴油机是工农业生产中常用的热机。已知某型号柴油机的效率为η，柴油的热值为q。将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q＝______，这些热量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W=_________。
【课后练习】答案
1．B
2．A
3．D
4．A
5．D
6．A
7．D
8．C
9．B
10．ABD
11．1.05×107
45
12．2.1×108
107.5
大于
13．12.6×107
100
14．2.856×106
40
15．mq
mqη