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(共18張PPT)
第2節(jié) 熱機(jī)的效率
第2課時(shí) 熱機(jī)的效率
R·九年級(jí)上冊
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義.
2.通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率.
有效利用
60%
高溫的空氣帶走相當(dāng)一分熱量，
未燃燒
15%
散失
25%
燃料很難完全燃燒
被水吸收的熱量
燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計(jì)算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小，例如用煤燒水。
一部分熱量直接散失掉
熱機(jī)的效率　
燃料的利用率
熱機(jī)的效率視頻
提高鍋爐效率的措施:
（1）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒。
（2）減少各種熱量損失。
將煤磨成煤粉，用空氣吹進(jìn)爐膛，使之更完全燃燒；
①加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；
②使用較好的保溫材料，減少熱損失。
通常的鍋爐，燃料利用率比較低，因此在節(jié)約能源上改造的潛力巨大。
　　1．用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率。
　　在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？
想一想
公式：η=
Q吸
Q放
=
cm△t
m′q
熱機(jī)的效率
損失的內(nèi)能
無用的機(jī)械能
蒸汽機(jī)的效率只有6%~15%
汽油機(jī)的效率為 20%~30%
柴油機(jī)的效率為30%~45%
（1）熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)
2．提高熱機(jī)效率，節(jié)約能源，減少污染
（2）提高效率的途徑
　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；
　　 改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量損失；
　　 利用廢氣的能量。
例1（多媒體展示）如圖所示為內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，熱機(jī)效率η等于（ ）
B
例2 為了響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的號(hào)召，同學(xué)們討論家用汽車的節(jié)能方法，你認(rèn)為下列方法不合理的是（ ）
A.開車過程中不宜頻繁地急加油和急剎車
B.定期清理汽車后備箱中的不常用物品，減小汽車負(fù)載
C.夏天開車開空調(diào)時(shí)，空調(diào)的溫度不宜過低
D.駕車長期低速行駛
會(huì)造成汽油的浪費(fèi)
可以減小汽車的阻力，行駛時(shí)可以節(jié)約耗油量
駕車在上坡時(shí)低速行駛以增大牽引力，而當(dāng)在平路上行駛時(shí)還要以適當(dāng)?shù)乃俣刃旭偅@樣可以節(jié)約耗油量
不合理
合理
合理
合理
D
例題3（多媒體展示）天然氣在我市廣泛使用，已知天然氣的熱值為7.0×107J/m3,完全燃燒0.05m3天然氣可以放出多少焦的熱量？這些熱量若只有42%被水吸收，則可以使常溫下5kg的水溫度上升多少攝氏度？
圖14.2-3 斯蒂芬森的“火箭號(hào)”蒸汽機(jī)車，它誕生于1829年
圖14.2-4 摩托車使用汽油機(jī)，挖土機(jī)使用柴油機(jī)，貨船使用大型柴油機(jī)
閱讀教材P25STS《從火車到火箭》短文.
圖14.2-6 自帶燃料和氧化劑的火箭
圖14.2-5 高溫高壓水蒸氣直接推動(dòng)蒸汽輪機(jī)的葉片
　　1. 關(guān)于熱機(jī)效率，下列說法正確的是：(　　 )
　　A．熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)做的有用功多
　　B．熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)的功率越大
　　C．要提高熱機(jī)效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的潤滑
　　D．提高熱機(jī)效率，有利于環(huán)保減排
CD
知識(shí)點(diǎn) 熱機(jī)的效率
　　2．一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25％，廢氣帶走的能量占30％，摩擦等機(jī)械損耗占10％，則內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率為__________。
35%
公式：η =
Q吸
Q放
=
cm△t
m′q
熱機(jī)的效率
提高效率的途徑
　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；
　　 改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量損失；
　　 利用廢氣的能量。
1.從課后習(xí)題中選?。?br/>2.完成練習(xí)冊本課時(shí)的習(xí)題。
1.全球汽車保有量在迅速增長，截至2011年，全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突破10億輛.每輛汽車每年耗油1.8t，汽車內(nèi)燃機(jī)的效率平均值取30%.如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高1%，全球每年可以節(jié)約多少燃油？
解：效率提高前后每輛汽車需要消耗的有用能量相等，所以30%Q總前=（30%+1%）Q總后，則30%·m前q=31％·m后q，
10億輛汽車節(jié)省的汽油質(zhì)量為109×（1.8-1.742）t=5.8×107t.
2.提高熱機(jī)的效率具有哪些積極意義？請你列出一個(gè)回答問題的提綱，不必展開陳述.
解：節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等.（解答本題可從節(jié)約能源及減少環(huán)境污染等方面來考慮，答案合理即可）(共20張PPT)
第2節(jié) 熱機(jī)的效率
第1課時(shí) 燃料的熱值
R·九年級(jí)上冊
課前自學(xué)準(zhǔn)備
課標(biāo)要求
學(xué)習(xí)目標(biāo)
從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值.知道燃料熱值的物理意義及其單位.
課前自學(xué)準(zhǔn)備
預(yù)習(xí)檢測
1.燃料的熱值
物理學(xué)中，把某種燃料___________時(shí)放出的熱量與其______之比叫做這種燃料的熱值，可用字母q表示，它是燃料的一種特性.熱值在數(shù)值上等于_______某種燃料____________放出的熱量.
完全燃燒
質(zhì)量
1kg
完全燃燒
2.熱機(jī)的效率
對(duì)于熱機(jī)而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當(dāng)一部分能量散失了.用來做_________的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之______，叫做熱機(jī)的效率.
有用功
比
課堂教學(xué)展示
復(fù)習(xí)鞏固
1、汽油機(jī)有哪四個(gè)沖程？
2、哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？如何轉(zhuǎn)化？
柴薪
煤炭
石油
天然氣
從哪里獲得內(nèi)能？　
課堂教學(xué)展示
新課導(dǎo)入
課堂教學(xué)展示
推進(jìn)新課
　　不同燃料的放熱本領(lǐng)相同嗎？怎么比較它們誰的放熱本領(lǐng)強(qiáng)呢？
　　經(jīng)驗(yàn)告訴我們，等質(zhì)量的煤和干木柴，充分燃燒，煤放出的熱量要比柴多得多。我們用熱值這個(gè)概念來表示燃料放出熱量的本領(lǐng)。
一、燃料的熱值　
想想議議
　　某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。
　　國際單位：焦每千克；符號(hào)：J/kg。
　　氣體燃料的單位：焦每立方米；符號(hào)：J/m3。
1．熱值的概念
　　熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。
（1）定義
（2）物理意義
（3）單位
對(duì)于熱值的理解，我們要抓住三個(gè)關(guān)鍵詞：“某種燃料”、“完全燃燒”、“熱量與其質(zhì)量之比”.
①“某種燃料”是說明熱值與燃料的種類有關(guān)，反映了燃料的燃燒特性、化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能的本領(lǐng)大小.
②“完全燃燒”的含義是燒完、燒盡.某種燃料，只有在完全燃燒時(shí)放出的熱量與質(zhì)量之比才是這種燃料的熱值，如果用沒有完全燃燒放出的熱量計(jì)算出的熱值就比實(shí)際值小.
③“熱量與其質(zhì)量之比”可以理解為熱值是針對(duì)一定質(zhì)量的燃料而言的，如果同種燃料的質(zhì)量不同，則完全燃燒時(shí)放出的熱量大小不同.
　　請說出你熟悉的燃料的熱值，并說明其物理意義。
2．熱值是燃料的屬性
　　為什么發(fā)射火箭上天要用氫做燃料？
3．有關(guān)燃料燃燒放熱的計(jì)算
想一想
點(diǎn)擊播放
　　根據(jù)熱值表，計(jì)算一下10噸氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量？
　　再算算，若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量，需要多少噸干木柴？
　　氫的熱值是1.4×108 J/kg
　　干木柴的熱值1.2×107 J/kg
放出熱量Q = 熱值q×質(zhì)量m
= 1.4×108 J/kg× 10×103 kg
= 1.4×1012 J
需要干木柴
　　約120噸干木柴完全燃燒放出的熱量等于10噸氫完全燃燒放出的熱量。
例1 甲、乙兩種燃料完全燃燒時(shí)，甲放出的熱量較多，那么（ ）
A.甲燃料的熱值一定大于乙燃料的熱值
B.甲燃料的質(zhì)量一定大于乙燃料的質(zhì)量
C.甲燃料的質(zhì)量和熱值都比乙燃料的大
D.甲燃料的熱值可能比乙燃料的熱值小
解析： Q放的大小與質(zhì)量m和燃料的熱值q都有關(guān)，即Q放=mq，因此，甲放出的熱量較多，其質(zhì)量和熱值不一定大，但是質(zhì)量和燃料熱值的乘積一定大，故應(yīng)選D.
×
D
×
×
√
例2 在一次物理實(shí)驗(yàn)中，共燃燒酒精42g，如果酒精完全燃燒，則能釋放多少熱量？這些熱量被10kg的水完全吸收，水的溫度能上升多少攝氏度？［酒精的熱值q=3.0×107J/kg，水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃）］
解：Q放 = mq = 42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J，
由Q放 = Q吸 = cmΔt，得：
即酒精完全燃燒釋放的熱量是1.26×106J；水的溫度能上升30℃.
　　熱值反映了所有能燃燒的物質(zhì)的一種性質(zhì)，反映了不同燃料在燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均沒有關(guān)系.
總結(jié)：
　　1．對(duì)于燃料的熱值，下列說法中，屬于正確理解的是 (　　 )
　　A．燃料的熱值跟燃料燃燒時(shí)放出的熱量成正比
　　B．燃料沒燃燒時(shí)就沒有熱值
　　C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個(gè)確定的值， 跟燃料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān)
　　D．容易燃燒的燃料熱值一定大
C
課堂教學(xué)展示
隨堂演練
知識(shí)點(diǎn)1 燃料的熱值
　　2．已知干木柴的熱值是1.2×107 J/kg，完全燃燒0.7 kg干木柴能放出多少熱量？假設(shè)這些熱量全部被水吸收，能使多少千克水的溫度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)。
解：Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
3. 完全燃燒15千克熱值是 3.4×107焦耳/千克的木炭，能產(chǎn)生多少熱量？想要獲得這些熱量，需要完全燃燒多少千克氫氣？(q氫=1.4 ×108焦耳/千克)
解：Q = mq = 15kg×3.4×107J/kg = 5.1×108J
　　m =
Q
q
5.1×108 J
1.4×108 J/kg
=
= 3.64 kg
1.從課后習(xí)題中選??；
2.完成練習(xí)冊本課時(shí)的習(xí)題。
課后反饋總結(jié)
布置作業(yè)
1.汽油的熱值為4.6×107J/kg.這個(gè)數(shù)值究竟有多大？有人通過一個(gè)具體例子來認(rèn)識(shí)汽油熱值的大?。阂粋€(gè)60kg的人，從大廈的1樓步行至第11樓（走了10層樓），每層樓的層高為3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和這些功相等，需要汽油的質(zhì)量是多少？這大約相當(dāng)于生活中什么物體的質(zhì)量？
解：克服重力做功W=Gh=m人gh=60kg×10N/kg×30m=1.8×104J；
汽油完全燃燒放熱Q放 = W = m汽油q，需要汽油的質(zhì)量
相當(dāng)于6根火柴的質(zhì)量.（一根火柴質(zhì)量約65mg，其他物體合理即可）
課后反饋總結(jié)
習(xí)題解答
（見教材P26 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理）
2.如果燃燒干木柴跟燃燒煤油放出的熱量相等，干木柴的質(zhì)量應(yīng)該等于煤油質(zhì)量的幾倍？請列出相關(guān)計(jì)算式來說明理由.
解：因?yàn)镼放=m木柴q木柴=m煤油q煤油，查出q木柴=1.2×107J/kg，q煤油=4.6×107J/kg，所以
即干木柴的質(zhì)量應(yīng)該等于煤油質(zhì)量的3.83倍.

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