第二节热机的效率2014年9月22

1、工作原理？工作原理？知识回顾知识回顾压缩冲程：机械能转化为内能压缩冲程：机械能转化为内能做工冲程：内能转化为机械能做工冲程：内能转化为机械能热机的概念热机的概念 自学回答自学回答1.你见过那些燃？你见过那些燃？2.热值的定义？热值的定义？3.热值的单位？热值的单位？4.燃料在燃烧过程中燃料在燃烧过程中什么能转化为什么能？什么能转化为什么能？4.热值的效率公热值的效率公式？式？教学目标教学目标 1.从能量转化的角度认识燃料的热值。从能量转化的角度认识燃料的热值。 2能利用热值的定义进行简单的放热计算。能利用热值的定义进行简单的放热计算。 3.了解内能的利用在人类发展史上的重要了解内能的利用在人类

2、发展史上的重要意义。意义。 4.通过能量的转移和转化认识热机效率。通过能量的转移和转化认识热机效率。它们都离不开燃料。它们都离不开燃料。燃料燃烧的过程是燃料燃烧的过程是化学能转变为内能化学能转变为内能的过程。的过程。固体燃料液体燃料气体燃料燃料可分为三种燃料可分为三种请你说说请你说说日常生活中常用到的日常生活中常用到的燃料燃料有哪些？有哪些？ 常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。用草木等植物的秸杆作燃料。一、燃料及其热值一、燃料及其热值 质量相等的不

3、同燃料在完全燃烧质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。时所放出的热量是不同的。 在物理学中，某种燃料在物理学中，某种燃料完全燃烧完全燃烧放出的热量与其质量放出的热量与其质量之比之比。（固体（固体和液体）和液体）或体积或体积（气体）（气体）热值的符号：热值的符号：q 单位：单位： J/kg J/m3读作读作 焦每千克或焦每立方米，焦每千克或焦每立方米，固体和固体和液体燃液体燃料料气体气体燃料燃料 热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小的物理量，同种燃料的热能的本领的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量或体积无关。值与燃料的质量或体积无

4、关。Q：燃料完全燃烧释放的热量：燃料完全燃烧释放的热量：燃料的热值：燃料的热值：燃料的质量、：燃料的质量、V：燃料的体积：燃料的体积 计算热量公式：计算热量公式： Q放放=mq （液体和固体）（液体和固体） Q=Vq (气体气体)煤油煤油 4.6107木炭木炭 3.4107汽油汽油 4.6107无烟煤无烟煤 3.4107氢气氢气 14.3107石油石油 4.4107焦炭焦炭 3.0107天然气天然气 （7.18.8) 107柴油柴油 4.3107烟煤烟煤 2.9107煤气煤气 3.9107酒精酒精 3.0107干木柴干木柴 1.2107气体气体液体液体固体固体常用燃料的热值（单位：常用燃料的热

5、值（单位：J/kg J/kg J/mJ/m3 3 ）阅读：阅读：P 23一些燃料的热值一些燃料的热值。你有什么收获？你有什么收获？ 热值是燃料的一种特性，其大小只与燃热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关。否完全燃烧无关。木炭木炭: 3.4107J/kg物理意义物理意义:煤气煤气: 3.9107J/m3物理意义物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出立方米煤气完全燃烧时放出的热量是的热量是3.9107J火箭为什么用氢气做原料？火箭为什么用氢气做原料？1千克木炭完全燃烧时放出的千克木炭完全燃烧时放出的热量是热量是3

6、.4107J1.1.关于燃料的热值正确的是（关于燃料的热值正确的是（ ）A A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B B燃料的热值与燃料的种类有关燃料的热值与燃料的种类有关C C燃料的热值与燃料的多少有关燃料的热值与燃料的多少有关 D D燃料的热值与上面三个因素都有关燃料的热值与上面三个因素都有关解析：解析：选选B B。热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的。热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。B讨论交流：讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学

7、能全部用来对外做有用功呢？藏的化学能全部用来对外做有用功呢？由于机械传动由于机械传动等，克服摩擦等，克服摩擦所消耗的能量所消耗的能量燃料很难全部燃烧，燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能燃料的化学能不能全部释放全部释放机械传热机械传热损失一部损失一部分能量分能量热机真热机真正转变为正转变为对外做功对外做功的部分的部分废气排出带走的能废气排出带走的能量量热机热机中燃中燃料释料释放能放能量的量的主要主要走向走向示意示意图图二、二、热机的效率热机的效率 （ ）1.1.定义定义：热机所做的做有用功和燃料完全燃热机所做的做有用功和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。烧放出的热量之比。叫热机的效率。2

8、.2.公式：公式：W W有有/Q/Q放放汽油机的效率：汽油机的效率：2030%柴油机的效率：柴油机的效率：3045%热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率是热机性能的重要指标。3.热机对环境的影响热机对环境的影响 1.热机对大气的影响。热机对大气的影响。 （1）产生有毒气体。）产生有毒气体。 （2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。）产生大量二氧化碳，造成温室效应。 （3) 产生粉尘。产生粉尘。 2.热机产生噪音。热机产生噪音。4、提高热机的效率、提高热机的效率内燃机的能流图：内燃机的能流图：燃气内能燃气内能E废气内能废气内能废气内能有用机械能有用机械能散热损失散热损失机械损失机械损失E1E

9、2E3E41、尽可能使燃料充分燃烧；、尽可能使燃料充分燃烧；2.尽量减少各种热量损失；尽量减少各种热量损失；( 利用废气来供热；利用废气来供热；) 3.在热机的设计和制造上采用先进的技术；在热机的设计和制造上采用先进的技术；4、保持良好的润滑以减小摩擦。、保持良好的润滑以减小摩擦。提高热机效率的主要途径：提高热机效率的主要途径：科学科学.技术技术.社会社会 从火车到火箭从火车到火箭热机热机蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发动机喷气发动机火箭火箭 例题、完全燃烧例题、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为克焦炭（焦炭的热值为3.0107J/kg)能放出多少热量？若这些热能放出多少热量？若这些

10、热量的量的30%被水吸收，则能使被水吸收，则能使30kg 、20的的水温度升高到多少摄氏度？水温度升高到多少摄氏度？解：解：m1= 140g=0.14kg q= 3.0107J/kg = 30% m2=30kg t0=20 Q放放=m1q= o.14kg 3.0107J/kg =0.42107J Q放放Q吸吸=cm (t-t0) 30%0.42107J=4200J/(kg0C)30kg(t-20) t=30 答：答：水温度升高到水温度升高到30 。下列提高热机效率的方法中，不可行的是下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）A A减少各种热损失减少各种热损失 B B加润滑油减少机器各部件之间的

11、摩擦加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C C充分利用废气的能量，如建热电站充分利用废气的能量，如建热电站 D D采取少消耗总能量的办法采取少消耗总能量的办法解析：解析：选选D D。提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利。提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。D二、汽油机和柴油机的工作过程二、汽油机和柴油机的工作过程三、燃料的热值三、燃料的热值 定义：定义：1kg(m1kg(m3 3) )某种燃料完全燃烧放某种燃料完全燃烧放出的热量出的热量 单位：焦每千克，符号：单位：焦每千克，符号：J/kgJ

12、/kg一、热机的原理一、热机的原理 把把内能内能转化为转化为机械能机械能四、热量的计算四、热量的计算 Q放放= =mq Q=Vq (气体气体)五、热机效率（五、热机效率（ ）：）： 我们把用来做有用功的那部分能量和燃我们把用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧后放出的能量之比叫做热机效率。料完全燃烧后放出的能量之比叫做热机效率。六、六、提高热机的效率的方法提高热机的效率的方法1、尽可能使燃料充分燃烧；、尽可能使燃料充分燃烧；2.尽量减少各种热量损失；尽量减少各种热量损失；( 利用废气来供热；利用废气来供热；) 3.在热机的设计和制造上采用先进的技术；在热机的设计和制造上采用先进的技术；4、保持

13、良好的润滑以减小摩擦。、保持良好的润滑以减小摩擦。当堂检测反馈当堂检测反馈1、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约千克，烟煤约80千千克，液化石油气约克，液化石油气约30千克，煤气约千克，煤气约60千克。这千克。这四种燃料中的热值最高的是四种燃料中的热值最高的是( )A、液化石油气、液化石油气B、煤气、煤气 C、烟煤、烟煤 D、木柴、木柴AA4、柴油机是工农业生产中常用的热机，已、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机，在柴油机内完

14、全燃烧内完全燃烧2千克柴油能放热千克柴油能放热 J，这些热通过柴油机的转化能对外这些热通过柴油机的转化能对外 做做 有有 用用 功功 J。（柴油的热值为（柴油的热值为3.3107J/kg）6.61071.981073、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（的，这是因为液态氢具有（ ）A、较小的质量、较小的质量B、较小的密度、较小的密度C、较大的比热容、较大的比热容D、较大的热值、较大的热值D、把、把5kg40的水烧开，需要完全燃烧多的水烧开，需要完全燃烧多少少kg的干木柴？（的干木柴？（q 干木柴干木柴1.2107J/kg，外，外界为标准

15、大气压，并且燃料完全燃烧放出的界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）热量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cm（t-t0）4200J/(kg0C)5kg600C =1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q= 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg245、小明家住市中心，奶奶嫌、小明家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住他家，这城市夏天太热而不住他家，这激发了他探究城乡温差的原因。激发了他探究城乡温差的原因。某星期天，他请全班同学分别某星期天，他请全班同学分别到选定的地点，于中午同一时到选定的地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此刻测出各测试点的气温，以此绘

16、制出图所示的绘制出图所示的“区域区域温温度度”坐标图。坐标图。 （1）图）图6中气温最低的区域中气温最低的区域是（是（ ）；）； 简析该区域气温低简析该区域气温低的主要原因：的主要原因： ( )。（2）请提出一种降低市中心）请提出一种降低市中心环境气温的办法环境气温的办法:( )。热岛效应农田农田1 水量多，水的水量多，水的比热容大，且农比热容大，且农作物多，有一定作物多，有一定调温作用调温作用 2扩大绿化面积，扩大绿化面积，开挖人工湖或人开挖人工湖或人工水池等工水池等2.2.下面说法不正确的是（下面说法不正确的是（ ）A A燃料燃烧时，将化学能转化为内能燃料燃烧时，将化学能转化为内能B B人

17、类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的中获得的C Cl kgl kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值种燃料的热值D D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施提高燃料的利用率是节约能源的重要措施解析：解析：选选C C。lkglkg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，必须加上种燃料的热值，必须加上“完全完全”两个字，故两个字，故C C错。错。C264、小林特别喜欢吃、小林特别喜欢吃“糖炒栗子糖炒栗子”他看到人们在炒栗子他看到人们在炒栗子的时候，往锅里加了一些的时候，往锅里加了一些“砂子砂