初三物理《热机的效率》PPT课件

作业： 1、完成《学案》本课练习题； 2、预习下节课。
思考： 上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤 完全燃烧放出的热量为4.05×107J，实际放 出的热量是4.05×107J吗？为什么？水实际 吸收的热量呢？
3、燃料的利用率：
（1）、炉子的效率：
有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完
全燃烧放出的热量之比。
公式：η=
Q吸 cm△t Q放 = mq
物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放 出的热量是3.9×107J
2、燃料燃烧放热计算： Q=mq
小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟 煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的 热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)? 解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg
=4.05×107J 答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05×107J
4.内燃机的应用
(1)汽油机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小 型农业机械上面。
(2)柴油机的应用
柴油比较便宜，且热机效率高。但柴油 机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉 机、坦克上面。
计算: 1. 完全燃烧15千克热值是 3.4×107焦耳/千克的木
炭，能产生多少热量？
解：Q=mq=15kg×3.4×107J/kg =5.1×108J
你认为它们的效率比你想象的高？ 还是低？
燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、 废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是 引起能量损失的原因。因此，提高热机效率，可提高 燃料的利用率。
提高热机效率的途径和节能方法： l）尽可能减少各种热损失，如保证良好的润滑，减 少因克服摩擦所消耗的能量； 2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利 用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比 起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。

知2－练
1 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中 不能提高效率的是( B ) A．尽可能使燃料充分燃烧 B．尽量延长热机的工作时间 C．尽量减少由于热传递而散失的能量 D．尽量减少热机部件之间的摩擦
知2－练
2 如果用燃料释放的能量来开动热机，用来做 _有__用__功___的那部分能量，与燃料完全燃烧时所放出 的能量之比，叫做热机的效率。一般来说，汽油机 的效率____低__于__(填“高于”或“低于”)柴油机的效 率。
知2－讲
【解析】 提高热机效率的前提是设法减少热机工作过
程中的能量损失，其关键就是怎样减少各种能量 的损失。
总结
知2－讲
热机的能量损失与提高热机的效率： 热机中的能量损失是不可避免的，主要有三种：废气 损失、散热损失、机械摩擦损失，其中废气损失能量 最多。 提高热机效率的途径：尽量减少热机各项能量的损耗。
1 汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？ 有人通过一个具体例子来 认识汽油热值的大小： 一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了 10层楼）， 每层楼的层高为3m，他克服重力做 了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的 焦 耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？ 这大约相当于生活中什么物体的质量？
知2－讲
【例3】为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可 能的是( D ) A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少各种热损失 C．尽量减少因克服摩擦而额外消耗的能量 D．回收大气中的废气，利用废气的能量发电
【解析】 设法利用废气的能量，能够提高燃料的利用率， 但不能提高热机的效率。
总结
知2－讲
热机的效率只跟燃料完全燃烧程度、物体之间摩 擦大小、机械散热多少、废气带走能量的多少等因素 有关。

跟燃料的种类有关
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燃料的热值（ q）
影响燃料燃烧放出热量的因素： 燃料的质量；燃料的种类；燃料燃烧的状况。
1.定义： 1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2.单位：
J/kg（固体）
J/m3（气体）
3. 公式：
q=Q/m （固体燃料）
q=Q/V （气体燃料）
Q放＝mq；
1.2 105 kg =120 T
大约需要120吨的干木柴。
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想一想
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
废气带走的能 散热、克服摩擦损失 量
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
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热机的效率（ ɳ ）
1.定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之 比称为热机效率.
2.公式：
W有
η=
X 100%
Q放
3.热机的效率都小于1。
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热机的效率（ ɳ ）
热机的效率是热机性能的重要指标。 热机的效率高，在做功同样多的情况下， 就消耗更少的燃料，从而节约资源，减少污染。
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为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
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燃料的热值（ q）
计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？ Q氢放 =q氢×m氢 = 1.4×108 J/kg× 10×103 kg
= 1.4×1012 J
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
m 木柴
Q放 q木柴
1.4 1012 J 1.2 107 J/ kg
煤气的热值为4.2×107J/kg].

用蒸汽轮机排出的废气来供热，
这就是热电站。
供电
热电站
蒸汽轮机
供热
热电站既供电又供热，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。
新知讲解
3 提高热机效率的方法
②减少机械摩擦，保证良好的润滑，减少因克服机械摩
擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。
新知讲解
3 提高热机效率的方法
③尽量使燃料充分燃烧。例如把煤磨成煤粉或煤粒，
3.2×107J/m3
= 0.13
课堂练习
8. 汽油的热值为4.6×107焦/千克，这个数值究竟有多大？
有人通过一个具体的例子来认识汽油热值的大小：一个人60
千克，从大厦1楼步行至11楼(走了10层)，每层高3米，他克
服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳
数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这相当于生活中什
①不同燃料的热值一般不同。
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）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
②氢的热值最大:
氢气热值1.4×108J/kg
想一想
为什么发射火箭要用氢做燃料？
发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭的燃料，
原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同
质量的氢时，可以释放出更多的热量。
7
1.2 × 10 J/
课堂练习
6. 为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成精秆煤，
7
完全燃烧2kg秸秆煤可放出 4.2×10
焦热量；若这些热量完
全被水吸收，可使 250 千克水温度由20℃升高到60℃.
[已知q秸秆煤＝2.1×107J/kg，C水＝4.2×103J/（kg℃）]。

一、燃料及其热值 燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧
过程中，储存在燃料中的化学能被释 放，转变为内能。相同质量的不同燃 料燃烧放出的热量是不同的。 热值：指单位质量的某种物质完全燃
烧所放出的热量。其符号是q。
热值单位：J/kg, (J/m3)
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热值单位：J/kg, (J/m3) P23一些燃料的热值。
答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、 压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。
8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？ 答：吸气冲程
9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？ 答：通常是先接通了启动机(电动机)，用启动机带动活塞动起
来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。
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课堂练习:
1.四冲程汽油机的工作过程由吸(气 ).(压缩)做.(功 ).排( 气 )四个冲程组成的. 2.四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是(压缩 )冲程,做功冲程是(内 )能转化为( 机械 )能. 3.汽油机吸入汽汽缸油和的空是气的(混合)物,点火方式是( 点燃)式. 柴油机吸入汽缸的是(空气),点火方式是( 压燃)式. 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min, 则它每秒钟对外做功( 30 )次.
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课堂练习:
5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？ 答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。
6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？ 答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高
温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。 7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？
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用炉子烧水的效率η
水吸收的热量Q吸
燃料完全燃烧 放出的热量Q放
提高炉子效率有哪些方法
热机工作时，能不能将燃料放出的热量全部用来对外做功呢？
热机工作时，能不能将燃料放出的热量全部用来对外做 功呢？
燃料的质量越大，热值 。
热机的效率η 燃料完全燃烧放出的热量越多，热值 。
烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 热机工作时，能不能将燃料放出的热量全部用来对外做功呢？ 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 燃料的质量越大，热值 。 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 热机工作时，能不能将燃料放出的热量全部用来对外做功呢？ 燃料完全燃烧放出的能量Q放 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 热机用于做功的内能从何而来？ 第14章 第2节 设计一个什么实验能分析这个问题呢？
热机的效率
第14章 第2节
知识回顾
1. 什么叫做热机？热机工作中，将 能转化为 能。 2. 四冲程汽油机或者柴油机的工作循环及伴随的能量转化。 3. 热机用于做功的内能从何而来？
燃料的热值
根据你的经验：相同质量的煤油和酒精，燃烧时放出的热量相同吗？
用“变大”、“变小”或“不变”填空 燃料的质量和燃烧放出的热量都不相同怎么比较放热的本领？ 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 燃料的质量和燃烧放出的热量都不相同怎么比较放热的本领？ 第14章 第2节 热值：完全燃烧放出的热量与其质量之比。 烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？ 用来做有用功的能量W有 燃料的质量越大，热值 。 设计一个什么实验能分析这个问题呢？
用燃来料做 的将有质用量功和1k的燃g能烧水量放出W从有的热室量都温不相（同怎2么5比℃较放）热的加本领热？ 到100℃

各种热机的效率:
蒸汽机: 6﹪~15﹪ 汽油机：20﹪~30﹪ 柴油机：30﹪~40﹪ 飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
议一议
怎样提高热机的效率？
•使燃料充分燃烧; •尽量减少各种热量损失； •在热机的设计和制造上采用先进的技术； •注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩 擦阻力而额外消耗的能量。
木炭3.4 ×107 汽油4.6 ×107
酒精3.0×107 氢1.4 ×108
柴油3.3 ×107 煤油4.6 ×107
煤气3.9 ×107 （J·m-3 ）
天然气7.1~8.8 ×107 （J·m-3 ）
例：3Kg的酒精完全燃烧可放出多
少热量？
解：
Q放= m q =3KgX3.0x107J/kg=9.0x107J
能量的获取
• 人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得 的内能．
原始社会火的利用． 现代社会取暖的方法：煤取暖、电取暖． 电能的获得主要的方法是火力发电．
燃料的燃烧
燃料的种类： 固体燃料 如：干柴 煤等 液体燃料 如：汽油 柴油 酒精等 气体燃料 如：氢气 天然气等
燃料燃烧过程：化学变化 燃料的化学能转化为内能
理解
• 热值是燃料的一种特性 • 与燃料的种类有关。同种燃料的热
值是定值，不同燃料的热值一般不 同 思考：火箭为什么以液态氢为燃料？ 氢的热值大
热量损失
1燃料未能完全燃烧; 2 废气带走很大一部分能量： 排气冲程废气的温度较高，内能较大; 3 一部分能量消耗在散热上 冷却水带走能量。 4 克服摩擦做功 活塞和曲轴在运动时克服摩擦做功。
讨论交流
• 如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置; 2.集中供热； 3.改用气体燃料，普及煤气和天然气； 4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。