初三物理热机的效率知识点梳理,九年级上册物理热机的效率教学课件(配人教版)

14.2热机的效率
知识梳理
1．燃料的热值 (1)我们把某种燃料 完全 燃烧放出的热量与其质量 之比 ， 叫做这种燃料的热值．热值的单位是 J/kg ，热值表示燃料在完全燃 烧时把化学能转化为内能的本领大小． (2)燃料完全燃烧放热的计算公式：Q放＝ qm(或qV) ．
有用功 烧
完全燃
(2)在设计和制造热机时，要不断改革和创新，以减少各种能量 损 失 ．在热机的能量损失中， 废气 带走的能量最多．
4．用燃气灶烧水时，燃烧0.04 m3的天然气，可以使5 kg的水从20 ℃ 升高到100 ℃.已知．c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝7.0×107 J/m3.求：
(1)这些天然气完全燃烧放出的热量Q放是多少？ 解：(1)天然气完全燃烧放出的热量 Q放＝Vq＝0.04 m3×7.0×107 J/m3＝2.8×106 J 答：(1)0.04 m3天然气完全燃烧放出的热量为2.8×106 J；
热机的效率 例3 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机 效率的是( D )
A．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失 B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦 C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 D．尽量增加热机的工作时间
课堂练习
1．关于燃料的热值，以下说法中正确的是( A ) A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
(1)水吸收的热量； 解：(1)根据Q＝cmΔt可知，水吸收的热量 Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×80 ℃＝8.4×105 J 答：(1)水吸收的热量为8.4×105 J；

2、通过阅读书本、讨论生活中锅炉的效率问 题来进一步讨论如何提高热机的效率。
学习任务一：
阅读教材P22-P23面“小资料”
评价一（讨论、阅读效果检测） 1、 某种燃料完全燃烧放出的热量与其热量之比 叫做
这种燃料的热值。热值的单位是 J/Kg 或 J/m3。 2、酒精的热值是 3.0×107 J/Kg 。
（J/m3）
气体燃料
• 质量为m的燃料完全燃 烧释放的能量是：
Q=mq
Q：燃料完全燃烧释放的热量 ｑ：燃料的热值 ｍ：燃料的质量
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完全 燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液化气 在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
当堂练习
1、汽油的热值是4.6×107J/Kg ,现有汽油2Kg，选其中的
一半完全燃烧，放出的热量是
J.剩余汽油的
热值是
。
2、我国“长征”系列运载火箭采用液氢作燃料，原因是 液氢具有（ ）
A、较大的比热容 B、较低的沸点
C、较大的热值
D、较高的凝固点
3、要提高热机的效率，下列哪种方法是不正确的（ ）
5、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0×107J/kg) 能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收， 则能使30kg 、20℃的水温度升高到多少度？
当堂练习
4、小明的爸爸新买了一辆小汽车，小明坐着这 辆车匀速行驶了144Km , 用时2 h，消耗汽油9 ㎏,其发动机的功率为23KW。(汽油的热值为 4.6×107J/Kg)
它的物理意义是 1Kg的酒精完全燃烧放出的热 。
量是3.0×107 J。
3、5Kg干木柴完全燃烧放出的热量是 6×107 J。

)
【解析】燃料的热值是燃料本身的一种性质 ，与燃料的质量、体积
等没有关系，不随质量、体积的变化而变化。由于液体燃料的热值不
变，则液体燃料的质量减半后，由Q放＝mq可知，剩余燃料完全燃烧 放出的热量减半。 答案：C
完全 1 ． 某种燃料 ____ 燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热 q 焦每千克 值，用符号____表示。热值的单位是 ， J/kg 符号是____。 2．热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般____(填“相同” 不同 或“不同”)。
ABD 2．(多选)一杯酒精倒出一半，剩余的酒精( ) A．比热容不变 B．热值不变 C．质量不变 D．密度不变
3．一台内燃机工作时，废气带走的能量占总能量的34%，机械的摩 擦和其他损失占总能量的 11% ， 散热损失占总能量的 26% ， 这台内燃 机的效率是( B ) A．24% B．29% C．34% D．81%
(4)热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在 燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小，也就是说，它是燃料本身 的一种性质。
Q (5)由热值定义式 q＝ ，则计算燃料完全燃烧时放出的热量用 Q 放 m ＝mq。其中 m 的单位是 kg，q 的单位是 J/kg，Q 放的单位是 J。气体燃 3 料热值单位是 J/m ，计算热量公式是 Q＝qV。
11．(习题变形题)人体像热机一样，也需要消耗能量，例如一个成
人参加一次长跑，身体消耗的能量为6×106 J，这些能量相当于将60
kg的物体提高____km ，若这些能量与汽油燃烧放出的热量相等，则 10 需燃烧____kg的汽油。(q汽油＝4.6×107 J/kg) 0.13
12．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件 之下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可 燃冰”的____热值 很大，若以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全 燃烧放出的热量可以使____kg 的水升高40 ℃。[c水＝4.2×103 2500 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg]

或
Q吸
Q 燃放
6、如何提高热机效率和节能
例题1. 完全燃烧15千克热值是3.4×107J/kg 的木炭，能产生多少热量？
Q=mq=15kg×3.4×107J/kg=5.1×108J
2.想7 要获得这些热量,需要完全燃烧多少千 克氢气?(q氢=1.4×108J/kg)
m=Q/q=5.1×108J/ 1.4 ×108 J/kg=3.64kg
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
在设计和制造上，要不断改进和革新，以 减少各种能量损失，提高效率。在使用上要 正确使用，注意保养。在热机的各种损失中， 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。
如何提高热机效率和节能
（1）、使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大送 风量。
（2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：
5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
例题3.把5kg、40℃的水烧开，需要完全燃烧多 少kg的干木柴？
（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外界 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）

发动机。
地球就在我们手中：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等。
实战演练
1.下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（
A. 热机排出的尾气没有内能
B. 热机的效率能达到100%
C. 热机都是使用汽油作燃料
D. 热机的大量使用会造成环境污染
）。
D
实战演练
2.（1）燃料燃烧过程：把燃料的
化学 能转化为
热
能。
（2）燃料的热值：1 kg的某种燃料 完全 燃烧放出的热量，叫作这种燃料的热
值。符号：
q ；单位：
J/kg
。
（3）燃料的热值是燃料的一种特性。同种燃料的热值相同。酒精的热值是
3.0×107 J/kg，表示的物理意义是
1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量
是 3.0×107J 。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q=
m的单位是kg
由热值所表示的物理意义可得出：
燃料完全燃烧放热计算公式:Q = mq
Q = Vq
计算：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？
解：查表可知，汽油的热值q=4.6×107J/kg
∵ m = 500 g = 0.5 kg
∴ Q = mq = 4.6×107J/kg×0.5kg= 2.3×107J
的比值称为热机效率。
2、计算公式： η=
W有
× 100％
Q放
3、注意：
（1）因为热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率永远
小于100 %
（2）热机效率没有单位。或可以说单位为1
Байду номын сангаас
新课讲授
了解：各种热机的效率:
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%

摩擦阻力而额外消耗的能量。
例：现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越 近了。
(1)某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120 cm2，做功冲程中活塞移动的距 离是30 cm，气体的平均压强是5×105 Pa。汽油的热值是4.6×107 J/kg，每次做 功耗油0.2 g，气体一次膨胀对活塞做的功是1_8_0_0_J；若每次做功过程中汽油的 90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量
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。
5.有关热值的计算
读P23页第二段的内容，归纳一下利用燃 料的热值和质量，来计算物质完全燃烧所放 出热量的公式。（用Q放表示放出的热量，q 代表燃料的热值，m代表燃料的质量）
Q放=qm
如果是气体燃料，公式又是什么样的？
是 8.28×103J；排气过程中，废气温度 降低 ，内能 减少 。 (2)汽油机的效率很低，主要原因之一是什么？
废气带走了大量的能量。
本课小结
什么是 燃料的 热值？
燃料完全 燃烧时放 出热量如 何计算?
提高热机 的效率与 节能环保
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/122021/3/12Friday, March 12, 2021
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，即：
W有
Q放
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标。
（2）提高效率的途径 a.提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； b.改进热机，减少各种能量损失； c.利用废气的能量; d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服

解：（1）小轿车行驶100km所用时间：
（2）小轿车行驶100km做的有用功
（3）小轿车行驶100km燃料完全燃烧放出热量： Q = mq = 5kg× 4.6×107J/kg =2.3×108J 发动机的热机效率：
η = W有/Q=6×107J / 2.3×108J = 21%
第二节 热机的
天然气
一、热值
1、物理意义： 描述不同燃料的放热本领
2、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫该燃料的热
值。 3、公式：
热量 焦耳J
q= Q/m 质量 千克kg
4、单位： 焦/千克；符号：J/kg。
1、汽油的热值是 4.6x107J/kg ，它的含义 是： 1kg汽油完全燃烧放出的热量是4.6x107J 。
常见热机的效率
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率为30%~45%
热机的效率能达到100 ﹪吗？为什 么？
答：不能。 因为热机在工作过程中一定有能量损失。
例：某型号小轿车以20m/s的速度匀速行驶100km时 消耗的燃料是5kg，如果汽油的热值是4.6×107J/kg， 汽车发动机的输出功率是12kW，求有用功和发动机的 热机效率分别是多少（保留两位有效数字）？
2、不同燃料的热值一般不同，热值也是物质的一 种特性。
例：计算4Kg柴油完全燃烧释放多少热量？ （q=3.3×107J/Kg ）
已知： m=4Kg, q=3.3×107J/Kg 求： Ｑ 解：完全燃烧４㎏柴油释放热量为：
Q=m·q =4Kg×3.3×107J/Kg =1.32×108 J
热机，燃料燃烧，化学能转化为内能，有 多少内能有效利用？下面具体学习。

学习目标
1.从生活中体会不同燃料释放热量的本领不同，建立热 值的概念；
2.能简单计算燃料燃烧释放出的能量； 3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什 么是热机效率。
热机的 工作原理是 什么？
煤炭
从哪 里获得内 能？
一、燃料的热值
想想议议
问题1
同样烧开一壶水，使 用不同的燃料，如用煤和 干木柴，所消耗的燃料的 质量是一样多吗？
机，减少各种能量损失；③充分利用废气的能量；④ 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。
二、热机的效率
常见的 一些热 机效率
蒸汽机的效率只有 6%~15%
汽油机的效率为 20%~30%
柴油机的效率为 30%~45%
二、热机的效率
一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着 土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg，求推土机上 装的柴油机的热机效率。
气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
2．了解燃料的热值表
请找出你 熟悉的燃料的 热值，并说说 其物理意义。
理解：热值是 燃料本身的一 种特性。
为什么发 射火箭上天要 用氢做燃料？
3．有关燃料燃烧放热的计算
定义式
qQ m
qQ V
热量计 算公式 Q=qm
Q=qV
想一想
二、热机的效率
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？
【分析】已知推力和距离，根据W=Fs可求得所 做的有用功；再根据热值的定义式可得Q=mq求得柴 油完全燃烧时获得的内能，最后根据热机效率定义求 解。
1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确 理解的是（ C ）
A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正 比；