資源簡(jiǎn)介

(共36張PPT)
九年級(jí)上冊(cè)
RJ
第14章
第2節(jié)
熱機(jī)的效率
1.從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱的本領(lǐng)不同，建立熱值的概念。
2.能計(jì)算燃料完全燃燒放出的熱量。
3.了解熱機(jī)中能量走向及熱散失的途徑，掌握熱機(jī)效率的計(jì)算方法，能提出提高熱機(jī)效率的方法。
日常生活中常用到的燃料有哪些？
天然氣
煤炭
木柴
酒精
知識(shí)點(diǎn)
1
燃料的熱值
問題:
火箭大多用液氫作為燃料，你知道這樣做的好處嗎？
1.
燃料
（1）燃料的種類
燃料是指可燃燒的物質(zhì)，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，燃料可分為不同的種類，最常見的是按其物理狀態(tài)分類：
燃料分類
固體燃料
液體燃料
氣體燃料
（2）燃料燃燒時(shí)的能量變化
燃料在燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
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)。
2.
燃料的熱值
（1）定義：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。
（2）物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。
（3）單位：
國際單位：焦每千克；符號(hào)：J/kg
氣體燃料的熱值單位：焦每立方米；符號(hào)：J/m3
q
（4）符號(hào)：
（5）公式：
q=
Q放
m
燃料燃燒放出熱量的計(jì)算
Q放=
qm
燃料完全燃燒放出的熱量（J）
燃料質(zhì)量（kg）
燃料的熱值（J/kg）
固體燃料、液體燃料的熱值以“J/kg”為單位，而氣體燃料的熱值以“J/m3”為單位，因此，計(jì)算公式略有差異：Q=mq適用于固體、液體燃料放熱計(jì)算，Q=Vq適用于氣體燃料的放熱計(jì)算，其中V為氣體燃料的體積。
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.
你有哪些發(fā)現(xiàn)？
1.
熱值的大小只與燃料種類有關(guān)；
2.
不同燃料的熱值一般不同；
3.
氫的熱值最大。
熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量或體積、是否燃燒、是否完全燃燒無關(guān)。
特別提醒
熱值與比熱容的對(duì)比
熱值
比熱容
定義
某種燃料完全燃燒放出的熱量與質(zhì)量之比
某種物質(zhì)溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比
單位
J/kg（J/m3）
J/（kg·℃）
對(duì)象
燃料
所有物質(zhì)
問題:
火箭大多用液氫作為燃料，你知道這樣做的好處嗎？
1、液氫清潔環(huán)保
2、熱值大
1.一次實(shí)驗(yàn)中，燃燒酒精42g，如果酒精完全燃燒，則能釋放多少熱量？若這些熱量被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
=
m酒精q
=
42×103kg×3.0×107J/kg=1.26×106J
由Q放
=
Q吸
=
cm水Δt，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℃。
Δt
=
Q放
cm水
=
1.26×106J
4.2×103J/(kg·℃）×10kg
=
30℃
2.[中考·黑河]
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把體積為2
L、溫度為20
℃的水燒至沸騰，水至少需要吸收
__________J
的熱量。若不計(jì)熱量損失，需要完全燃燒
__________kg
干木柴。［c水=4.2×103J/（kg·℃），q干木柴=1.2×107
J/kg］
6.72×105
5.6×10-2
解題秘方：
題中“不計(jì)熱量損失”
表明“Q吸=Q放”。先由Q吸=c水m水（t-t0）計(jì)算水燒至沸騰所吸收的熱量，再由變形式m干木柴=
Q放q干木柴計(jì)算所需燃燒燃料的質(zhì)量。
解析：水吸收的熱量Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103
J/（kg·℃）×2×10-3
m3×1.0×103
kg/m3×（100
℃
-20
℃）
=6.72×105
J。
不計(jì)熱量損失，則有Q放=Q吸，
提供這些熱量需要完全燃燒干木柴的質(zhì)量
m干木柴=
=
=5.6×10-2
kg。
知識(shí)點(diǎn)
2
熱機(jī)的效率
1.
燃料的有效利用
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。
熱機(jī)的效率視頻
散失
25%
有效利用
60%
未燃燒
15%
高溫的空氣帶走很大一部分熱量，該部分熱量直接散失掉
燃料很難完全燃燒
被水吸收的熱量
（1）熱效率：有效利用的熱量與理想情況下放出的熱量的比值。
η=
Q利用
Q釋放
×100%
（2）提高燃料利用率的途徑
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，使之更充分燃燒；
I.
加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；
II.
使用較好的保溫材料，減少熱損失。
廢氣帶走
機(jī)件發(fā)熱散失
機(jī)件摩擦損失
燃料燃燒產(chǎn)生能量
在熱機(jī)的各種能量的損失中,廢氣帶走的能量最多.
設(shè)法利用熱機(jī)廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
做有用功
燃燒不完全
2.
內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒時(shí)能量走向示意圖
3.
熱機(jī)的效率
（1）定義：熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。
η=
W有用
Q放
×100%
（2）公式：
（3）
物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
（4）
常見熱機(jī)效率：
汽油機(jī)的效率：20~30%
柴油機(jī)的效率：30~45%
蒸汽機(jī)的效率：6~15%
4.
熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？
不能達(dá)到100%。因?yàn)闊釞C(jī)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?yàn)楦鞣N熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燃料完全燃燒所放出的總能量，所以與總能量的比值必然小于1，即熱機(jī)效率總小于100%。
5.
怎樣提高熱機(jī)的效率？
使燃料充分燃燒；
盡量減少各種熱量損失；
在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；
注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。
燃料的熱值
燃料的利用率
熱機(jī)的效率
熱量公式：Q放=mq（固、液），Q放=Vq（氣）
影響燃料有效利用的因素
提高燃料利用率的方法
公式：
×100%
提高熱機(jī)效率的途徑
1.（2020·甘孜州中考）下列關(guān)于熱值和熱機(jī)效率說法，正確的是（
）
A.
使燃料燃燒更充分，可以增大熱值
B.
使燃料燃燒更充分，可以提高熱機(jī)效率
C.
柴油機(jī)的熱機(jī)效率通常為100%
D.
燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大
B
熱值是燃料的特性，與燃燒情況無關(guān)
任何機(jī)器的做功時(shí)都不可避免的做額外功，效率不可能達(dá)到100%
熱值是燃料的特性，與放出熱量的多少無關(guān)
2.
（益陽中考改編）下列關(guān)于熱值的說法正確的是（　　）
A．2kg煤的熱值大于1kg煤的熱值
B．燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多
C．燃料燃燒不完全時(shí)熱值變小
D．燃料的熱值是燃料本身的特性，與其他因素?zé)o關(guān)
D
——本題源自《教材幫》
熱值僅與燃料的種類有關(guān)，與質(zhì)量無關(guān)
熱值與是否完全燃燒無關(guān)
3（2020·南充中考）若一輛小汽車一年行駛一萬公里，消耗1t汽油，這次汽油完全燃燒放出__________J的熱量；某次行駛過程中，該汽車汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。
30
4.6×
4．(2020·南寧)如圖所示，將活塞迅速下壓，玻璃筒底的硝化棉被點(diǎn)燃。此過程是通過________的方式增加了筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的________
沖程相同。某汽油機(jī)在一次工作中消耗了2
kg
汽油，對(duì)外做功為2.3×107
J，則汽油機(jī)的效率是
________(汽油熱值為4.6×107
J/kg)。
【答案】做功；壓縮；25%
5.
某個(gè)家庭預(yù)計(jì)每月使用天然氣4m3，這些天然氣完全燃燒放出多少熱量？相當(dāng)于多少千克木柴完全燃燒放出的熱量？（q氣為7.5×107J/m3，
q柴為1.0×107J/kg）
解：Q放=Vq氣=4m3
×7.5×107J/m3
=3×108J；
m=Q放/q柴=3×108J/1.0×107J/kg=30kg。

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