九年级物理全册 第14章 内能的利用 第2节 热机的效率课件 （新版）新人教版(3).ppt

尖子生学案 人教版物理九年级上册 第十四章内能的利用 第2节热机的效率 热机的效率 规律方法 所谓效率是指有效利用的部分在总体中所占的比值 热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置 其中 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热机的效率 热机效率是热机性能的一个重要指标 可以利用公式 w q放计算 东昌湖风光秀丽 景色宜人 每年夏天 中外游客都络绎不绝 其中 乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目 已知快艇使用的是一种新型燃料 乙醇汽油 它的热值为4 6 107j kg 密度为0 7 103kg m3 快艇在水中匀速航行时所受的阻力为1400n 若快艇匀速行驶46km耗油8l 则此快艇发动机的效率为多少 例1 解析 本题中快艇前进时 发动机的牵引力与快艇受到的阻力是相同的 所以很容易求出快艇行驶46km发动机所做的功以及消耗的乙醇汽油燃烧放出的热量 进而可以求出快艇发动机的效率 解 有用功 w有用 fs fs 1400n 46 103m 6 44 107j 乙醇汽油放出的热量 q放 qm 4 6 107j kg 8 10 3m3 0 7 103kg m3 2 576 108j 1 建筑工地上有一台大型汽车吊 把100t建筑材料从地面吊到15m高处 汽车吊做的有用功为j 在这过程中 汽车吊消耗柴油的质量为2 0kg 则完全燃烧2 0kg柴油释放的内能为j 该过程中汽车吊的效率为 柴油的热值为q 4 3 107j kg 取g 10n kg 1 5 107 提示 m 100t 100000kg g 10n kg 故建筑材料的重力g mg 100000kg 10n kg 1 106n 而h 15m 则汽车吊做的有用功 w有用 gh 1 106n 15m 1 5 107j 柴油完全燃烧放出的热量为 q放 mq 2 0kg 4 3 107j kg 8 6 107j 则汽车吊的效率 8 6 107 17 4 不理解热值所表示的物理意义 对热值是燃料的一种特性也理解不透 从而使得解答有关问题时 误认为热值与燃料质量 形态及燃烧情况有关 对热值概念的理解 易错易混点 例2 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燃烧情况无关b 容易燃烧的燃料的热值一定大c 煤的热值大于干木柴的热值 燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多d 为了提高锅炉的效率 一定要用热值高的燃料 a 解析 燃料的热值是燃料的一种特性 它只与燃料的种类有关 而与燃料的质量 燃烧与否无关 故b错 燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值 质量 燃烧是否完全有关 故c错 锅炉的效率与燃料燃烧程度和热量的散失程度有关 故d错 故正确答案为a 2 有关热值的概念下列说法中正确的是 a 燃料燃烧时 随着不断放热 它的热值越来越小b 采取措施使燃料燃烧的更充分 就可以提高燃料热值c 任何燃料实际燃烧时放出的热量 都比按热值计算出来的数值小d 煤油的热值比酒精大 就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多 c 实际应用题 双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料 以下说法正确的是 a 燃料的热值越大 燃烧时放出的热量越多b 以天然气为燃料 汽车发动机的效率可以达到100 c 在压缩冲程中 燃料混合物的温度升髙 内能增大d 汽油与天然气相比 燃烧时汽油对环境的污染较小 例1 解析 由q放 mq可知 燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关 故单说燃料的热值大 不代表燃烧时放出的热量就多 故a项错误 以天然气为燃料时 仍有热散失 仍需克服摩擦做额外功 其机械效率不能达到100 故b项错误 在压缩冲程中 对燃料混合物做功 使其温度升髙 内能增大 故c项正确 天然气作燃料燃烧时对环境污染小 故d项错误 故正确答案为c c 实际应用题 上海世博会引出了 低碳 生活的理念 世博园的建造堪称践行 低碳环保 的典范 太阳能发电系统在上海世博园大面积使用 中国馆和主题馆两馆每天的发电量可达7 8 103kw h 2 808 1010j 若这些能量通过完全燃烧热值为3 4 107j kg的标准煤来提供 在不计热散失的情况下 需要标准煤约kg 据资料统计 每燃烧1kg标准煤约有2 5kg的二氧化碳排出 那么 两馆由于使用太阳能发电 每天可减少排放二氧化碳约kg 取整数 解析 由q mq得 可减少排放二氧化碳的质量为 826 2 5kg 2065kg 例2 826 2065 计算应用题 某家庭需要将50kg 20 的水加热到60 作为生活用热水 他们利用煤气灶烧水 需燃烧0 8kg煤气 已知煤气的热值q 4 2 107j kg 水的比热容c 4 2 103j kg 求 1 50kg 20 的水加热到60 需吸收的热量 2 完全燃烧0 8kg煤气放出的热量 3 煤气灶烧水的效率 例3 解 1 水吸收的热量 q吸 cm t2 t1 4 2 103j kg 50kg 60 20 8 4 106j 2 煤气燃烧放出的热量 q放 m煤气q 0 8kg 4 2 107j kg 3 36 107j 3 煤气灶烧水的效率 实验探究题 为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值 小明采用如图14 16所示的装置进行实验 他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中 点燃它们 分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热 直至酒精和碎纸片完全燃烧 例4 1 小明设计了一张记录实验数据的表格 其中 两项内容漏写了 请你帮他补充完整 解析 解答此题要运用控制变量的思想 还要考虑实验存在的误差等 1 需要记录加热前后水的温度 用来计算水吸收的热量 根据控制变量法的思想 酒精和碎纸片的质量必须相等 2 酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收 故算出的酒精热值要小于真实值 加热后水温 10g碎纸片 2 实验后小明根据实验数据利用公式q cm t算出了水吸收的热量 结合 10g酒精 这一数据 算出了酒精的热值 算出的酒精热值是否可靠 请说明理由 不可靠 酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收 阅读材料题 阅读下列材料 并解答问题 可燃冰 被视为21世纪的新型绿色能源 科学家估计 全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里 储量可供人类使用约1000年 我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源 已经查明的储量相当于目前大陆上石油 天然气资源量总数的三分之一 可燃冰的主要成分是甲烷 1m3可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0 8m3的水 已知甲烷气体的热值为3 6 107j m3 桂林市新开通的301路公交车 使用lng天然液化气为燃料 这种燃料的主要成分就是甲烷 如果301路公交车满载乘客时总质量是6000kg 1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量 可供公交车满载时以36km h的速度匀速行驶1640min 行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0 05倍 则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大 g取10n kg 例5 解析 1 知道甲烷的体积和热值 利用q放 qv求1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出的热量 2 知道做功时间t 1640min 利用p w t求发动机的实际功率 3 知道公交车的速度 利用s vt求公交车行驶路程 由于公交车匀速行驶 所以公交车的牵引力等于阻力 利用w有用 fs求牵引力做的功 有用功 再利用效率公式求发动机效率 解 1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出的热量 q放 qv 3 6 107j m3 164m3 5 904 109j 由题知 t 1640min 9 84 104s 发动机的实际功率 由题知