初中物理新人教版九年级全册第十四章第3节 热机的效率教学课件2025秋

第十四章内能的利用热机的效率R·九年级全一册 复习导入1.什么样的机械叫热机？2.汽油机和柴油机的共同特点有哪些？3.用于做功的内能从何而来？①都是将燃料放在气缸内，燃烧后产生高温高压的气体，推动活塞对外输出机械能。利用内能做功的机械。②都是四冲程构成的一个工作循环，周而复始的工作。将燃料放在气缸内，燃烧后产生的内能。生活中常见的燃料有哪些？怎么分类的。 知识点1燃料的热值木柴煤酒精汽油煤气天然气固体燃料液体燃料气体燃料1.燃料的分类2.能量转化：化学能转化为内能 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？要找出事实来支持你的观点，并进行分析。比较相同质量的不同燃料燃烧放出的热量想想议议怎样比较燃料放热本领的强弱？ 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。（1）定义（2）物理意义热值视频热值热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。（3）单位国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。 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。 一些燃料的热值小资料 燃烧放热计算：Q=qm固、液体燃料Q：热量，单位：Jq：热值，单位：J/kgm：质量，单位：kgQ=qV气体燃料Q：热量，单位：Jq：热值，单位：J/m3V：体积，单位：m3例1m3甲烷完全燃烧产生多少J热量？这些热量可以使多少kg的水从20℃加热到100℃？（甲烷的热值q甲烷=4.2×107J/m3）解：1m3甲烷完全燃烧放出热量为：Q=q甲烷V=4.2×107J/m3×1m3=4.2×107J由Q=cm△t得Qc△tm==4.2×107J4.2×103J/(kg·℃)×(100℃－20℃)=125kg 例下列关于热值的说法正确的是（）A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值B.燃料热值越大，燃烧放出的热量越多C.0.5kg酒精完全燃烧时放出的热量为1.5×107J，则此酒精的热值是0.75×107J/kgD.燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关D 知识点2热机的效率锅炉烧水时，燃料能被完全利用吗？有效利用60%高温的烟气带走相当一部分热量，未燃烧15%散失25%燃料很难完全燃烧被水吸收的热量一部分热量直接散失掉 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。（2）减少各种热量损失。①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；②使用较好的保温材料，减少热损失。将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧。 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？思考 热机的效率定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。公式：W有Q放η＝单位：焦耳（J）单位：千克（kg）常用百分数表示 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% 思考：如何提高热机效率，节约能源，减少污染？①使燃料尽可能充分燃烧.②在设计和制造热机时，要不断改进和创新，减少各种能量损失.③使用时注意保养，使机器保持良好的润滑，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量. 斯蒂芬森的“火箭号”蒸汽机车，它诞生于1829年阅读教材P33《从火车到火箭》短文长征五号火箭发射 练习1．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C 2．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=qm=1.2×107J/kg×0.7kg=8.4×106Jm=Qc(t-t0)8.4×106J4.2×103J/(kg·℃)×(70℃-20℃)==40kg 3.完全燃烧15kg热值是3.4×107J/kg的木炭，能产生多少热量？想要获得这些热量，需要完全燃烧多少千克氢气？(q氢=1.4×108J/kg)解：Q=qm=3.4×107J/kg×15kg=5.1×108Jm=Qq氢5.1×108J1.4×108J/kg=≈3.64kg 4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。35% 课堂小结热机的效率燃料的热值热机的效率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提高热机效率的方法某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比单位：J/kg公式：Q=mqW有Q放η＝ 1.从课后习题中选取；2.完成练习册本课时的习题。课后作业 习题解答（见教材P34练习与应用）1.有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤放出的热量比干木柴多。你认为呢？说说理由。燃料完全燃烧时放出的热量，除了与燃料种类(热值)有关外，还与燃料的质量有关，题中未给出两种燃料的质量信息，所以此观点不正确. 2.某人提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为3m，他对这袋大米做了多少功？要使一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要多少汽油？解:g取10N/kg，汽油的热值q＝4.6×107J/kg.人对大米做的功W＝Gh＝mgh＝5kg×10N/kg×(5－1)×3m＝600J.汽油完全燃烧放出的热量Q放＝W＝600J，由Q放＝mq得需要汽油的质量10－5kg 3.如果干木柴跟煤油放出的热量相等，那么干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。解：因为Q放=m木柴q木柴=m煤油q煤油，查出q木柴=1.2×107J/kg，q煤油=4.6×107J/kg，所以即干木柴的质量等于煤油质量的3.83倍。 4.全球汽车保有量在迅速增长，截至2024年底，我国燃油汽车保有量约为3.2亿辆。假设每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约多少燃油？ 解:设燃油的热值为q，则每辆汽车每年所做的有用功W有用＝ηQ＝ηmq＝30％×1.8t×q＝0.54t×q，内燃机提高效率后，做同样多的有用功，消耗的燃料完全燃烧放出的热量q所需燃料的质量每辆车每年节约燃油1.8t－1.742t=0.058t，3.2亿辆车每年节约燃油3.2×108×0.058t=1.86×107t. 5.提高热机的效率具有哪些积极意义？请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。解：减少有害气体的排放量，降低对空气的污染。减少燃料的消耗，节约能源。