14.2热机的效率课件(27张PPT)

第十四章 内能的利用
第2节 热机的效率
2020年秋人教版物理九年级上册精品课件
2.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向；知道什么是热机效率；如何提高热机效率。
2
1.从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念；能简单计算燃料释放出的热量 。
1
学习目标
燃料种类很多，煤炭、汽油、天然气等等，为什么火箭会使用氢来作为燃料呢？
导入新课
固体燃料
液体燃料
气体燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤气、天然气等
燃料的热值
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？
1.1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？
2.相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？
3.1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
焦每千克，符号是J/kg。
固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm，
气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。
1.定义：
2.物理意义：
3.国际单位：
4.计算公式：
燃料的热值
　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
那么，为什么发射火箭上天要用氢做燃料呢？
自带燃料和氧化剂的火箭
长征五号运载火箭（简称“胖五”）是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液氧发动机
根据热值表，计算一下10吨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，需要多少吨干木柴？
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120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
4kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是18.4×107J，则它的热值为
　 　，若这种燃料只烧掉 ，则剩余部分燃料的热值为
　 　。
练一练
4.6×107J/kg
4.6×107J/kg
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？
有用机械能
无用的机械能
燃气内能
损失的内能
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，叫作热机的效率。
热机的效率是热机性能的重要指标。
2、公式：
1、定义：
3、意义：
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%
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，提高效率；
3.利用废气的能量，提高燃料的利用率。
例题
某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m?3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×10?3J/(kg?℃)，天然气的热值为3.2×10?7J/m?3。求：?
（1）天然气完全燃烧放出的热量；?
（2）水吸收的热量；?
（3）该热水器工作的效率。
（1）天然气完全燃烧放出的热量；?
（2）水吸收的热量；?
（3）该热水器工作的效率。
解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J。
解： （2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J。
解：（3）燃气灶的效率：η= =1.26×107J/3.2×107J≈39.4%。
Q吸Q放
?
练一练
完全燃烧125ml的酒精能放出多少热量（酒精的热值为3.0×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）？若放出的热值42%被水吸收了，（c水＝4.2×103J/（kg?℃）并且水的温度由25℃升高到35℃，求水的质量。
解：（1）完全燃烧酒精的体积：
V酒精＝125ml＝125cm3＝1.25×10﹣4m3，
根据ρ＝ 可得，酒精的质量：
m酒精＝ρ酒精V酒精＝0.8×103kg/m3×1.25×10﹣4m3＝0.1kg，
酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝m酒精q＝3.0×107J/kg×0.1kg＝3.0×106J；
解：（2）根据题意可知：
Q吸＝ηQ放＝42%×3.0×106J＝1.26×106J，
根据Q吸＝cm（t﹣t0）可得，可加热水的质量：
m水＝ ＝ ＝30kg。
完全燃烧125ml的酒精能放出多少热量（酒精的热值为3.0×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3）？若放出的热值42%被水吸收了，（c水＝4.2×103J/（kg?℃）并且水的温度由25℃升高到35℃，求水的质量。
Q吸c（t﹣t0）
?
1.26×106J4.2×103J/（kg·℃）×（35℃﹣25℃）
?
课堂小结
热机的效率
燃烧的热值
热机的效率
定义
提高途径
定义
单位
计算公式
C
1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 )
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
随堂训练
2. 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
3．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。
35%
4.有朋自远方来，烧一壶热水，拈几许茶叶，置于瓷制器皿中，沸水冲泡，这是山东人独有的待客之道。如果用酒精炉烧水，将质量为2kg，温度为10℃的水加热（1个标准大气压下），需完全燃烧42g酒精，酒精炉效率为70%，（已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q酒精＝3.0×107J/kg）。
求：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量；
（2）水升高的温度是多少？
解：（1）42g酒精完全燃烧放出的热量：
Q放＝m酒精q酒精＝42×10﹣3kg×3×107J/kg＝1.26×106J；
（2）由η＝ ×100%可得，水吸收的热量：
Q吸＝Q放η＝1.26×106J×70%＝8.82×105J，
由Q吸＝cm△t可得，理论上水升高的温度：
△t＝ ＝ ＝105℃，
因标准气压下水的沸点为100℃，且沸腾以后温度不变，
所以，水实际升高的温度为100℃﹣10℃＝90℃。
Q吸Q放
?
Q吸cm
?
1.26×106J4.2×103J/（kg·℃）×2kg
?
再见
谢谢
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