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(共18张PPT)
第2节 热机的效率
第2课时 热机的效率
R·九年级上册
学习目标
1.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.
2.通过能量的转化和转移，认识热机效率.
有效利用
60%
高温的空气带走相当一分热量，
未燃烧
15%
散失
25%
燃料很难完全燃烧
被水吸收的热量
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。
一部分热量直接散失掉
热机的效率　
燃料的利用率
热机的效率视频
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。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；
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。
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。
　　1．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，叫做热机的效率。
　　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？
想一想
公式：η=
Q吸
Q放
=
cm△t
m′q
热机的效率
损失的内能
无用的机械能
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%
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（2）提高效率的途径
　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
　　 改进热机，减少各种能量损失；
　　 利用废气的能量。
例1（多媒体展示）如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η等于（ ）
B
例2 为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列方法不合理的是（ ）
A.开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车
B.定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载
C.夏天开车开空调时，空调的温度不宜过低
D.驾车长期低速行驶
会造成汽油的浪费
可以减小汽车的阻力，行驶时可以节约耗油量
驾车在上坡时低速行驶以增大牵引力，而当在平路上行驶时还要以适当的速度行驶，这样可以节约耗油量
不合理
合理
合理
合理
D
例题3（多媒体展示）天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为7.0×107J/m3,完全燃烧0.05m3天然气可以放出多少焦的热量？这些热量若只有42%被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升多少摄氏度？
图14.2-3 斯蒂芬森的“火箭号”蒸汽机车，它诞生于1829年
图14.2-4 摩托车使用汽油机，挖土机使用柴油机，货船使用大型柴油机
阅读教材P25STS《从火车到火箭》短文.
图14.2-6 自带燃料和氧化剂的火箭
图14.2-5 高温高压水蒸气直接推动蒸汽轮机的叶片
　　1. 关于热机效率，下列说法正确的是：(　　 )
　　A．热机效率越高，即热机做的有用功多
　　B．热机效率越高，即热机的功率越大
　　C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑
　　D．提高热机效率，有利于环保减排
CD
知识点 热机的效率
　　2．一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%
公式：η =
Q吸
Q放
=
cm△t
m′q
热机的效率
提高效率的途径
　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
　　 改进热机，减少各种能量损失；
　　 利用废气的能量。
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
1.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆.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%，全球每年可以节约多少燃油？
解：效率提高前后每辆汽车需要消耗的有用能量相等，所以30%Q总前=（30%+1%）Q总后，则30%·m前q=31％·m后q，
10亿辆汽车节省的汽油质量为109×（1.8-1.742）t=5.8×107t.
2.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：节约能源、减少环境污染等.（解答本题可从节约能源及减少环境污染等方面来考虑，答案合理即可）(共20张PPT)
第2节 热机的效率
第1课时 燃料的热值
R·九年级上册
课前自学准备
课标要求
学习目标
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.
课前自学准备
预习检测
1.燃料的热值
物理学中，把某种燃料___________时放出的热量与其______之比叫做这种燃料的热值，可用字母q表示，它是燃料的一种特性.热值在数值上等于_______某种燃料____________放出的热量.
完全燃烧
质量
1kg
完全燃烧
2.热机的效率
对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了.用来做_________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之______，叫做热机的效率.
有用功
比
课堂教学展示
复习巩固
1、汽油机有哪四个冲程？
2、哪些冲程发生了能量的转化？如何转化？
柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能？　
课堂教学展示
新课导入
课堂教学展示
推进新课
　　不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
　　经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
一、燃料的热值　
想想议议
　　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。
　　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。
1．热值的概念
　　热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位
对于热值的理解，我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”.
①“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小.
②“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.
③“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.
　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
2．热值是燃料的属性
　　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
想一想
点击播放
　　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？
　　再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
　　氢的热值是1.4×108 J/kg
　　干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = 热值q×质量m
= 1.4×108 J/kg× 10×103 kg
= 1.4×1012 J
需要干木柴
　　约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
例1 甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么（ ）
A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值
B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量
C.甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大
D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
解析： Q放的大小与质量m和燃料的热值q都有关，即Q放=mq，因此，甲放出的热量较多，其质量和热值不一定大，但是质量和燃料热值的乘积一定大，故应选D.
×
D
×
×
√
例2 在一次物理实验中，共燃烧酒精42g，如果酒精完全燃烧，则能释放多少热量？这些热量被10kg的水完全吸收，水的温度能上升多少摄氏度？［酒精的热值q=3.0×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）］
解：Q放 = mq = 42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J，
由Q放 = Q吸 = cmΔt，得：
即酒精完全燃烧释放的热量是1.26×106J；水的温度能上升30℃.
　　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，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系.
总结：
　　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
课堂教学展示
随堂演练
知识点1 燃料的热值
　　2．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg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4.2×103 J/(kg·℃)。
解：Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
3. 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？想要获得这些热量，需要完全燃烧多少千克氢气？(q氢=1.4 ×108焦耳/千克)
解：Q = mq = 15kg×3.4×107J/kg = 5.1×108J
　　m =
Q
q
5.1×108 J
1.4×108 J/kg
=
= 3.64 kg
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结
布置作业
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？
解：克服重力做功W=Gh=m人gh=60kg×10N/kg×30m=1.8×104J；
汽油完全燃烧放热Q放 = W = m汽油q，需要汽油的质量
相当于6根火柴的质量.（一根火柴质量约65mg，其他物体合理即可）
课后反馈总结
习题解答
（见教材P26 动手动脑学物理）
2.如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，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
即干木柴的质量应该等于煤油质量的3.83倍.

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