资源简介

人教版九年级全一册物理上册
14.2 热机的效率
新课引入
我们学习了物理的功与机械，介绍了机械效率概念，大家能够说出它的概念吗？
学习目标
了解热机的效率。
了解不同材料的热值。
了解热机的使用对社会的贡献和给环境带来的影响。
“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍。如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为多少？
讲授新知
燃料热值的有关计算
老当益壮，宁知白首之心；穷且益坚，不坠青云之志
燃料的热值
人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。
老当益壮，宁知白首之心；穷且益坚，不坠青云之志
燃料的热值
表示1 kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107 J。
q煤= 3.4×107 J/kg 的物理意义是什么？
热值表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧无关。
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燃料的热值
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}固体
热值 J/kg
干木柴
1.2×107
烟煤
2.9×107
焦炭
3.0×107
无烟煤
3.4×107
木炭
3.4×107
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}液体
热值 J/kg
酒精
3.0×107
柴油
4.3×107
石油
4.4×107
汽油
4.6×107
煤油
4.6×107
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}气体
热值 J/m3
煤气
3.9×107
天然气
(7.1~8.8)×107
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}气体
热值 J/kg
氢
1.4×108
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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，有效利用的热量只是被水吸收的热量。高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失掉了。
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燃料的热值
10 t 氢完全燃烧放出______J 的热量？
[ q氢=1.4×108 J/kg ]
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要____t 干木柴？
[ q木=1.2×107 J/kg ]
Q放 = q氢m氢=1.4×108 J/kg×10×103 kg = 1.4×1012 J
m木 =
Q放
q木
1.4×1012 J
1.2×107 J/kg
≈ 1.17×105 kg = 117 t
=
老当益壮，宁知白首之心；穷且益坚，不坠青云之志
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。求：
?
（1）水吸收的热量。
（2）天然气完全燃烧放出的热量。
（3）燃气灶烧水时的效率。
知识点：热机的效率计算
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【解析】
（1）水吸收的热量：????吸=????????（?????????0）=4.2×103?J/（kg?℃）×2?kg×（100℃?20℃）=6.72×105?J。
（2）天然气完全燃烧放出的热量：????放=????????=8.4×107?J/m3×2×10?2?m3=1.68×106?J。
（3）燃气灶的效率：????=????有????总×100%=6.72×105?J1.68×106?J×100%=40%。
?
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想一想，用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
讲授新知
热机的效率
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既然热机工作有能量损耗，那么就有效率之说了。
讲授新知
热机的效率
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。热机的效率是热机性能的重要指标。
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实战演练
例1：下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）。
D
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
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实战演练
【解析】
一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以选项A错误；热机在工作时不可避免地要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以选项B错误；汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以选项C错误；热机在使用时会排放出一些有害气体，造成环境污染，所以选项D正确。故选D。
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一般来说，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%。
讲授新知
热机的效率
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实战演练
例2：（1）燃料燃烧过程：把燃料的 能转化为 能。
（2）燃料的热值：1 kg的某种燃料 燃烧放出的热量，叫作这种燃料的热值。符号： ；单位： 。
（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 的酒精完全燃烧所放出的热量是 。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q= 。变形式m= ；q= 。
?
化学
热
完全
q
J/kg
?
1kg
3.0×107J
?
mq
????????
?
????????
?
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实战演练
例3：热机对环境的污染，主要是 污染和 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。
大气
噪声
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知识要点
燃料的热值。
热机的效率:把热机所做的有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机的效率。热机的效率总小于1。
改变世界的热机:蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、火箭发动机、喷气发动机。
地球就在我们手中：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等。

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