資源簡介

(共39張PPT)
熱機的效率
14-2
教 材：人教版物理九年級全冊第十四章第二節
01
燃料
同學們是否知道“海灣戰爭”？為什么美國人會大動干戈呢？除了一些政治原因外，中東地區藏有最吸引工業發達國家的是什么？
石油
石油經過分餾法可提煉出汽油、煤油和柴油。它們都是燃料
01
固體燃料
常見的燃料有煤、石油（汽油、煤油、柴油和液化氣等）、天燃氣等，農村還用草木等植物的秸桿作燃料。
日常生活中常用到的燃料有哪些？
木柴
煤
固體酒精
固體燃料
01
液體燃料
原油
汽油、柴油
液體燃料
煤油
01
氣體燃料
氣體燃料
天然氣
液化氣
沼氣
01
燃料
它們都離不開燃料。
燃料燃燒的過程是化學能轉變為內能的過程。
01
燃料
常見的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，在燃燒時都會釋放熱量，但它們釋放能量的能力是否相同呢？如果有不同，那又如何來表示它們這種能力的大小呢？
助推“嫦娥五號”的系列火箭為什么用液態氫做燃料,而不用汽油或煤炭？
01
燃料
交流與討論：
（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在完全燃燒時，放出的熱量是否相同？
（2）相同條件下，1kg干木柴和1kg煤，哪種燃料能燒更多的開水？
（3）1kg的干木柴完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同？
要比較不同燃料燃燒釋放能量的能力不同，首先必須保證哪些量相同才能進行比較？
（1）燃料的質量要相同
（2）都要完全燃燒
10kg的干木柴
1kg煤
1kg的干木柴完全燃燒
01
熱值
　　某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。
　　固體、液體燃料的單位：焦每千克；符號：J/kg。
　　氣體燃料的單位：焦每立方米；符號：J/m3。
1．熱值
（1）定義
（3）單位：
（2）符號：q
01
熱值表
（4）熱值是燃料本身的一種特性，由燃料種類決定,與燃料的質量和放出的熱量無關
（5）熱值的數值（物理意義）：
1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，
如q氫=1.4×108J/kg表示的意義：
1kg氫完全燃燒放出的熱量是1.4×108J。
01
熱值計算公式
由熱值的物理意義我們知道：
1kg氫完全燃燒放出1.4×108J的熱量。那么質量為m（kg）的氫完全燃燒釋放出多少焦耳（J）的熱量？怎么計算？
放出熱量Q = 熱值×質量
（6）公式：
Q=mq（固體和液體燃料）
Q=Vq （氣體燃料）
Q：燃料完全燃燒釋
放的熱量
ｑ：燃料的熱值
ｍ：燃料的質量
V：氣體燃料的體積
01
熱值
熱值反映了所有能燃燒的物質的一種性質，反映了不同燃料在燃燒過程中，化學能轉化為內能的本領的大小，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，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒均沒有關系。
好像很厲害的樣子
01
練一練
【典例1】
1．下列關于熱值的說法正確的是（　　）
A．2 kg煤的熱值大于1 kg煤的熱值
B．燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多
C．熱量燃燒不完全時熱值變小
D．燃料的熱值是燃料本身的特性，與其他因素無關
D
01
熱機的效率
討論交流：
汽車工作時，能不能將氣缸里的汽油完全燃燒？
汽油燃燒釋放出的熱量能全部用來對外做有用功嗎？
廢氣帶走
機件發熱散失
機件摩擦損失
燃料燃燒產生能量
做有用功
燃燒不完全
01
熱機的效率
由上圖可知，真正能轉變為對外做有用功的能量只是燃料燃燒時所釋放能量的一部分。
無用的機械能
有用機械能
燃氣內能
損失的內能
1、定義：用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出來的能量之比稱為熱機效率。
2、公式：
W有
×100%
W總
η=
3、熱機的效率是熱機性能的重要指標
Q總
01
熱機的效率
想一想：
熱機的效率能達到100%嗎？為什么？
　　不能達到100%，因為熱機中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因為各種熱量損失以燃料條件的限制，這部分能量遠遠小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機效率小于100%。
01
熱機的效率
蒸汽機的效率只有6%~15%
汽油機的效率為 20%~30%
柴油機的效率為30%~45%
01
提高熱機效率的途徑
為了合理利用資源，人們一直都在努力提高熱機的效率。那如何合理利用能源，提高熱機的效率？
議一議
怎樣提高熱機的效率？
使燃料充分燃燒;
盡量減少各種熱量損失( 主要途徑）；
在熱機的設計和制造上采用先進的技術；
注意保養，保證良好的潤滑，減少因克服摩
擦阻力而額外消耗的能量。
利用廢氣的能量。
01
提高效率，減少污染
熱機為人類的發展做出了重大貢獻，但也帶來了許多環境污染問題：
01
小結
一、燃料的熱值：
1、定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值，用q表示
2、單位：是焦每千克，符號是J/kg
3、意義：熱值是燃料的一種特性，只跟燃料本身有關，跟質量、是否燃燒等因素無關
4、計算：q=Q/m（Q=mq或者Q=Vq）
二、熱機的效率：η=W有/Q放 ×100%
01
練一練
【典例2】
3．關于熱機的效率，下列說法正確的是（　　）
A．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高
B．熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的
能量越多
C．熱機的效率越高說明做功越快
D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要
是由于機械摩擦損失的
A
01
練一練
【變式拓展2】
4．為了節約能源，需要提高熱機的效率，下列措施
不能提高熱機效率的是（　　）
A．讓燃料與空氣混合充分，使燃料燃燒得比較完全
B．在設計與制造熱機時要不斷改進與創新，以減少
能量的損失
C．盡量減少熱機內部各部件間的摩擦
D．盡量增加熱機的工作時間
D
01
練一練
【變式拓展3】
6．某廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6 km，受到的平均阻力是3.0×103 N，消耗燃油1.5 L（假設燃油完全燃燒），已知燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，熱值q=4.0×107J/kg。
求：（1）在該測試中專用車牽引力所做的功；
（2）燃油完全燃燒放出的熱量；
（3）該測試中專用車的熱機效率。
01
練一練
（1）W牽=F牽s=fs=3.0×103　N×5.6×103　m
=1.68×107　J
（2）m=ρV=0.8×103　kg/m3×1.5×10-3 m3 =1.2 kg
Q放=q燃油V=4×107　J/kg×1.2 kg=4.8×107 J
（3）η=W牽/ Q放×100 %
=1.68×107 J/4.8×107 J×100 %=35 %
答：略
01
練一練
C
　　1.對于燃料的熱值，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放出的熱量成正比
　　B．燃料沒燃燒時就沒有熱值
　　C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值， 跟燃料的質量及燃料燃燒放出的熱量無關
　　D．容易燃燒的燃料熱值一定大
01
練一練
2.航天工業中的火箭是用液態氫作為燃料的，這是因為液態氫具有（　 ）
A、較小的質量　 B、較小的密度　
C、較大的比熱容　 D、較大的熱值
D
　　3.關于熱機效率，下列說法正確的是：(　　 )
　　 A．熱機效率越高，即熱機做的有用功多
　　 B．熱機效率越高，即熱機的功率越大
　　 C．要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的澗滑
　　 D．提高熱機效率，有利于環保減排
C D
01
練一練
5.煤有優質和劣質之分,劃分優劣的主要依據是這種煤的: ( )
A.硬度 B.密度 C.色澤 D.熱值
6.航天工業中,火箭是用液態氫作為燃料的,
因為液態氫的優點: ( )
A.比較輕 B.傳熱本領大
C.熱膨脹小 D.熱值大
D
D
01
練一練
7. 1kg的木炭和1g的木炭，熱值________________
8.質量為2kg的木炭完全燃燒放出熱量________J。
9. 2kg酒精使用一半，剩下的酒精質量 ，
熱值_____，完全燃燒放出的熱量________
減半
減半
不變
相同
6.8×107
Ｑ：吸收或放出的熱量 單位 J
ｃ：比熱容 單位 J/(kg.℃)
ｍ：質量 單位 kg
△ ：溫度的變化量 單位 ℃
01
復習
1、一看到分問題中有“吸收多少熱量”字樣，就用公式：
Q吸=cm△t=cm(t-t0)
ｔ
注意:單位統一m的單位是kg
01
復習
2、一看到分問題中有“完全燃燒”放出的熱量的字樣，就用公式：
Q=mq（固體和液體燃料）
Q=Vq （氣體燃料）
Q：燃料完全燃燒釋
放的熱量
ｑ：燃料的熱值
ｍ：燃料的質量
V：氣體燃料的體積
01
復習
3、求熱機效率，用公式：
W有
W總
×100%
η=
（1）燃料熱水器
（爐子燒水）：
W有：
W總：
水吸收的熱量（分子）
燃料完全燃燒釋放的熱量（分母）
燃料完全燃燒釋放的熱量，用來做有用功的部分就是水吸收的熱量（使水升溫）。
W有 = Q吸=cm△t=cm(t-t0)
W總= Q=mq（固體和液體燃料）
W總= Q=Vq （氣體燃料）
01
復習
3、求熱機效率，用公式：
（2）太陽能熱水器：
W有：
W總：
水吸收的熱量（分子）
太陽輻射的熱量（分母）
從太陽吸收的熱量，然后使水升溫。于是從太陽吸收的熱量用來做有用功的部分就是水吸收的熱量
W有=Q=cm△t=cm(t-t0)
W有
W總
×100%
η=
01
B本P13頁
01
B本P13頁
01
A本P39頁
01
A本P39頁
01
練一練
10．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·℃)。
　　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
01
練一練
例題：把5kg40℃的水燒開，需要完全燃燒多少kg的干木柴？（已知干木柴的熱值為1.2×107J/kg，外界為標準大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）
解：
Q吸 =cm（t-t0）
=4200J/(kg·0C)×5kg×600C
=1.26 ×106J；
Q放 ＝Q吸
m1 =Q放/q
= 1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg

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