人教版九年级物理《热机效率》PPT教学课件

物质 柴油 煤油 汽油 氢（液态） 煤气 沼气
热值q/(J/kg) 0.88×103 0.84×103 0.46×103 0.39×103 0.14×103 0.13×103
燃料的热值
做一做：有关热值的计算
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦 耳的热量？氢的热值是1.4×108 J/kg
Q：热量—焦(J) m：质量—千克(kg) q：热值—焦每千克 (J/kg)
热值是燃料的一种特性，每种燃料都有自己的热值。
燃料的热值
Tips：有关热值概念的理解
T1：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，在数 值上等于燃料的热值。
T2：若气体燃料单位是J/m3，则计算燃料完 全燃烧放出的热量用Q放=Vq。
放出热量Q = q×m =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
试一试：若用干木柴完全燃烧来 获得这些热量，需要多少吨干木柴？
火箭用氢作燃 料
二、热机的效率
想一想：你知道汽车尾气中的污染物的来源吗？
燃料很难完全燃烧，尾气中的污染物主要是 燃料未完全燃烧的产物。
谢谢
T3：热值是燃料本身的一种性质，与燃料 的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有 关系；只与燃料的种类有关。
燃料的热值
了解：生活中一些常见燃料的热值
物质 干木柴
烟煤 无烟煤
焦炭 木炭 酒精
热值q/(J/kg) 4.2×103 2.4×103 2.1×103 2.1×103 1.8×103 0.92×103
第十四章 热机效率
不同燃料燃烧放出能量的本领相同吗？
一、燃料的热值
想想议议 相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是否相同？
相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量是不相同的

计算燃料完全燃烧放出热量：Q放=mq。
η=
W有 Q放
P= W t
解: 王老师开车回家所需要的时间为: t = s =1150s v
王老师开车回家所需要的机械能为:
W=Pt= 4×104W×1150s=4.6×107J
则需要汽油放出的热量：
Q放 =
W η
=2.3×108J
则需要消耗汽油的质量为：
m = Q放 = 5kຫໍສະໝຸດ q热机效率计算公式： η =
W有 Q放
η = Q吸 Q放
其中：WQ有放指指用燃来料做完有全用燃功烧的释能放量出；的能量
燃料燃烧所释放内能的两种利用方式
利用内能加热物体
天然气烧水（能量的转移）
利用内能做功 燃料燃烧驱动汽车行驶（能量的转化）
例1.（2018·德州）在一个标准大气压下，用炉子 将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的 焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，焦 炭的热值为3.0×107J/kg。求:炉子烧水的效率。
放
（3）热水器的效率：
η = Q吸 Q放
3.36×106J = 1.5×107J
=22.4％
例2．王老师上班的学校离家有23公里，已知汽车 内燃机的效率为20%，汽车的功率为40kW。如果 不考虑热机其它的能量损失，王老师以72km/h的 车速从学校向家匀速沿直线行驶，需要消耗汽油的 质量为多少?（汽油的热值为4.6×107J/kg)
η = Q吸 Q放
(1)计算焦炭完全燃烧放出的热量：Q放=mq。
(2)计算水升温吸收的热量的公式：Q吸=cmΔt。
解:（1）水吸收的热量为：
Q =C mΔt
=吸4.2×水103J/(kg·℃)×10kg×（100℃-20℃ ) =3.36×106J

比值称为热机效率，即：η=
W有 ×100%
Q放
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。
课堂练习
下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ） A．减少各种热损失 B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦 C．充分利用废气的能量，如建热电站 D．采取少消耗总能量的办法
解析：选D。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。
小结
一、燃料的热值 定义：1kg(m3)某种燃料完全燃烧放出的热量 单位：焦每千克，符号：J/kg
二、热量的计算 Q放=mq
三、热机效率： 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
蒸气轮机 废气带走 的能量
发电机
电流通过导线 时发热损失的 能量
化学能 （100﹪ ）
内能
机械能
电能（30﹪）
散热损失 的能量
散热损失 的能量
克服摩擦损失 的能量
克服摩擦损失 的能量
热机效率
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。
热机转变为课堂练习
关于燃料的热值正确的是（ ） A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B．燃料的热值与燃料的种类有关 C．燃料的热值与燃料的多少有关 D．燃料的热值与上面三个因素都有关 解析：选B。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。
下面说法不正确的是（ ） A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能 B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的 C．l kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值 D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施

热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧
放出的热量。热值的单位由热量的单位和
质量的单位组合而成。在国际单位制中，
热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，
则热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。
热机的效率
燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按
热值计算出的要小，而且有效利用的热量
又比放出的热量要小。例如，用煤烧水，
燃料的种类有关，与燃烧程度，质量的多少以及是否燃烧等均无关，
所以选项D说法不正确。故选B。
课堂练习
知识点：热机的效率计算
例题2：燃气灶烧水时把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，
共燃烧了0.02 m3 天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比
热容为4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107 J/3 。
（2）保护措施：改进燃烧设备，消除粉尘；提高燃料的综合利用率，
采取集中供暖；开发利用污染小和无污染的能源，如太阳能、地热
能、风能等；在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
课堂练习
知识点：燃料热值的理解
例题1：下列说法中正确的是（ B ）。
A. 燃料的热值与燃料燃烧的程度有关
B. 燃料的热值与燃料的种类有关
燃烧所放出的热量是
3.0× 107 J
q=
。
的酒精完全
。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q= mq


1kg
。变形式m=


；
实战演练
例3：热机对环境的污染，主要是
大气
污染和
噪声
污染。
【解析】 热机对环境的影响包括两个方面，废气中主要包含二氧化碳、二氧化
硫，会造成温室效应和酸雨；热机工作时会产生噪音。

Q 吸=c 水 m 水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J (2)天然气放出的热量
Q
放=
Q吸
=
6.72 105 J 40%
=1.68×106J
需要天然气的体积
V
Q放 q
1.68106 J 4.2107 J/m3
=0.04m3
答：(1)水需要吸收 6.72×105J 热量； (2)烧开这壶水需要燃烧 0.04m3 天然气。
例3.判断题：
1、燃料的热值大，完全燃烧释放的热量不一定多（√ ） 2、燃料燃烧越充分，则热值越大（× ）
3、某某种燃料的质量减半，则该燃料的热值、比热容也减
半（ × ）
4、甲的热值大于乙，代表甲燃料的放热能力比乙的强
（√ ）
例 4.2020 年是全面建成小康社会目标实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液 化天然气炉。
例 5.某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖，地热温泉水每天出水量为 2.5×104kg，温泉水的 初温是 80℃，供暖后温度降到 40℃．温泉水的比热容是 4.2×103J /（kg·℃）．试求： （1）这些温泉水每天放出的热量是多少？ （2）若这些热量由热值是 3.0×107J /kg 的焦炭提供，至少需要燃烧多少千克的焦炭？
Q总(固体、液体) NhomakorabeaQ有qV
(气体)
思考与讨论
1.热机效率为什么总是小于1？ 2.效率的高低代表什么意思？ 3.效率小于1的原因？ 4.如何提高热机的效率？
通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改 造的潜力巨大。 提高锅炉效率的措施: （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；

6、现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆 煤。若燃烧秆浆煤，使50kg、20℃的水温度升高到80℃。 （秆浆煤的热值为2.4×107J/kg）求： （1）水需要吸收的热量？ （2）如果秆浆煤燃烧释放的 热量完全被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤？
解： （1）水吸收的热量：Q吸=cm水△t
干木材质量小
7、无烟煤的燃烧值是3.4×107J/m3，它的物理意义是： 1_m__3无__烟__煤__在_完__全__燃__烧__时_放__出__的__热__量_是__3_._4_×__1_0_7J_。
8、一桶煤油用掉了一半，则剩下的煤油（ D ） A. 密度和热值不变，比热容减为原来的一半 B. 比热容和密度不变，热值减为原来的一半 C. 热值和比热容不变，密度减为原来的一半 D. 密度、热值和比热容都不变
热机的效率： W 有用 Q放
例：如图为内燃机的能流图，则内燃机的效率为（ D ） A、E1/E； B、E2/E； C、E3/E； D、E4/E。
E
E1
E2
E4
E3
锅炉 燃烧不完全 损失的能量
蒸气轮机
废气带走 的能量
火
发电机
电
电流通过导 站
线时发热损 能
失的能量
流
图
化学能 （100﹪ ）
内能
机械能
14.2 热机的效率
第一课时
九年级物理组 主 备 人：陈彬2 议 课 组： 议课时间：8月25日 授课时间: 9月13日
课前回顾 （1分钟）
火箭的升空需要 一种重要的燃料—— 氢，你知道为什么火 箭上的燃料是液态氢， 而不用汽油吗？
学习目标（1分钟）
1.知道燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化； 2.知道什么是燃料的热值； 3.会计算燃料完全燃烧时放出的热量。

解析：选D。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。
2、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（ D ） A、较小的质量 B、较小的密度 C、较大的比热容 D、较大的热值
3、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30%，在柴油机 内完全燃烧2千克柴油能放热 6.6×107J， 这些热通过柴油机的转化能对外 做 有 用 功 1.98×107 J。 （柴油的热值为3.3×107J/kg）
5、小明家住市中心，奶奶嫌
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。
某星期天，他请全班同学分别
到选定的地点，于中午同一时
刻测出各测试点的气温，以此
绘制出图所示的“区域——温
度”坐标图。
（1）图6中气温最低的区域
是（ ）； 简析该区域气温
低的主要原因： (
)。
（2）请提出一种降低市中心
环境气温的办法:(
火箭为什么用液态氢做原料？ 因为氢气的热值很大
讨论交流：现实生活中热机工作时，能不能 将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用 功呢？
不能： 1、燃料很难完全燃烧：
实际放出热量 < 计算热量
2、有效利用热量 < 放出热量
例：热机中燃料释放能量的主要走向示意图
废气排出带走的能 量
由于机械传动 等，克服摩擦 所消耗的能量
ｍ：燃料的质量、V：燃料的体积
7、几种燃料的热值（焦/千克）
干木柴（约）1.2 ×107 木炭3.4 ×107 汽油4.6 ×107
烟煤（约）2.9 ×107 酒精3.0×107 氢1.4 ×108
无烟煤（约）3.4 ×107 柴油3.3 ×107 煤气（约）3.9 ×107 （J/m.3 ）