14.3 热机的效率 课件 物理人教版九年级全一册

第十四章

内能的利用第3节

热机的效率1.从能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义及其单位。2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率，知道如何提高热机效率。神州二十号发射思考：火箭发动机中为什么采用氢做燃料呢？人类在原始社会时就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用能量的很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。（烧水做饭、现代科技的汽车、飞机、火箭等）想一想，你见过的燃料有哪些？根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？固体燃料液体燃料气体燃料木柴煤汽油柴油酒精煤气天然气沼气现代生活中，我们常用煤气烧水煮饭，而不再使用木柴；汽车选择汽油、柴油作为燃料，火箭选择液氢作为主要燃料。在不同领域使用不同的燃料，这是为什么呢？和燃料自身某种性质有关吗？

相同质量（或相同体积）的不同燃料，通过燃烧释放的热量不同。提出问题提出猜想①分别称取5g的酒精（装入酒精灯中）和木柴。②取两个相同的烧杯，分别倒入200g的水。③组装实验器材。④在相同的环境中，记录两杯水的初温。⑤点燃酒精和木柴给水加热。⑥待酒精或木柴燃尽时，记录水的末温。比较相同质量的酒精和木柴燃烧时放出的热量设计实验水的初温都是28℃点燃酒精灯和干木材，直到酒精或木柴燃尽燃烧干木材加热水末温是62℃燃烧酒精加热水末温是83℃燃料初温t0/℃末温t/℃水温的变化Δt/℃5g酒精2883555g木柴286234

用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。记录数据实验结论比值定义法——放出的热量与质量之比。为了比较燃料的特性,引入了“热值”这一物理量。燃烧相同质量的不同材料，放出的热量是不同的。

知识点一：燃料的热值3．单位：焦每千克，J/kg。1．热值的定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。JJ/kg2．公式：kg完全燃烧：燃料全部变成不可燃烧物，实际中很难达到。一些燃料的热值燃料热值燃料热值干木柴约1.2×107J/kg柴油4.3×107J/kg烟煤约2.9×107J/kg煤油4.6×107J/kg无烟煤约3.4×107J/kg汽油4.6×107J/kg焦炭3.0×107J/kg氢气1.4×108J/kg木炭3.4×107J/kg焦炉煤气约1.7×107J/m3酒精3.0×107J/kg沼气约1.9×107J/m31kg的干木柴完全燃烧，放出热量是1.2×107J热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。燃烧1kg汽油，测得放出的热量为4.6×107J；燃烧100g液氢，测得放出的热量为1.4×107J，则______燃烧时的放热能力更强。液氢4.6×107J1.4×107J1kg0.1kg<现在，你知道为什么发射火箭要用氢做燃料了吗？①氢的热值：1.4×108J/kg，目前最高；②氢质量小，有效载荷大；③氢气燃烧后的产物是无污染的水。生活情境

利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从室温加热至100℃，消耗多少煤气？710.9946m3−710.971m3=0.0236m3710.971m3710.9946m3这些煤气能放出多少热量？它们都被水吸收了吗？用煤气将1kg的水烧开（从25℃加热到100℃），这些煤气完全燃烧放出热量是多少J？水吸收的热量是多少J？（煤气的热值是3.9×107J/m3）Q放=qV煤气

=9.204×105J=3.9×107J/m3×0.0236m3

Q吸=cm水Δt=3.15×105J=4.2×103J/(kg

·

℃)×1kg×(100℃-25℃）烧水时,水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？Q放

Q吸=3.15×105J9.204×105J34.2%=Q放=9.204×105JQ吸=3.15×105J·没有完全燃烧损失的能量·被烧杯吸收的热量·散失到空气中的热量1.让燃料更加充分地燃烧，如增加供氧量。2.增大烧水时水和炉子的接触面积，从而减少热量的散失。3.炉壁选用隔热材料，减少热量的散失。思考：如何提高燃料的利用率?机械效率烧水的热效率有用功额外功总功水吸收的热量燃料没有完全燃烧损失的能量、被容器等吸收的热量、散失到空气中的热量燃料完全燃烧放出的热量（或）效率的计算克服机械摩擦所消耗的能量机械传热损失的能量燃料不能完全燃烧汽车排出的废气有汽油味，说明燃料不能完全燃烧。在汽车行驶过程中，内燃机中的燃料能够完全燃烧吗？燃料燃烧释放的能量到哪里去了？燃烧的化学能废气带走的能量做有用功的能量知识点二：热机效率用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。机械效率烧水的效率热机的效率有用功水吸收的热量有用功总功燃料完全燃烧放出的热量燃料完全燃烧放出的热量常见的热机效率

蒸汽机的效率只有6%～15%

汽油机的效率只有20%～40%

柴油机的效率只有30%～45%所有热机效率都小于1①使燃料充分燃烧。②尽量减少各种热量损失。③在热机的设计和制造上提高技术水平和使用新材料。④保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的能量。如何提高热机的效率？在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。大型发电机常常由蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。从火车到火箭

生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。

交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是，内燃机应运而生.内燃机有柴油机、汽油机两大类。

电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需求。

早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气式发动机。1.燃料的热值2.烧水的效率：3.热机的效率：（完全燃烧放出的热量与质量之比）单位：焦每千克（J/kg）对某些气体燃料：，焦每立方米（J/m3）1.关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A.热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量B.10kg木炭比1kg木炭的热值大C.热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多D.燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关D2.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是()A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比B．燃料没燃烧时就没有热值C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃

料的质量及燃料燃烧放出的热量无关D．容易燃烧的燃料热值一定大C3.已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。解：Q=mq=1.2×107J/kg×0.7kg=8.4×106Jm=Qc(t-t0)8.4×106J4.2×103J/(kg·℃)×(70℃-20℃)==