资源简介

(共23张PPT)
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
物理观念：建立热值概念，知道热值是燃料的一种特性；能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。
科学思维：知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在；能简单计算燃料燃烧放出的热量。
科学探究：通通过社会调查、分组交流合作，了解热机效率及热机带来的影响。
科学态度与责任：了解热机的利用与人类社会发展的关系；培养环保意识，激发社会责任感。
拖拉机燃料
柴油
飞机发动机燃料
航空汽油和航空煤油
火箭助推器燃料
液氢液氧
你知道为什么？
火箭发射所需的推进剂燃料，可以换成拖拉机或飞机采用的柴油或汽油吗？
不可以
知识点一：燃料
人类在原始社会时就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用能量的很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。
天然气
石油
木炭
干木柴
酒精
氢气
燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
喷气式飞机发动机用航空煤油作为燃料
火箭发动机用液氢作为燃料
火箭大多用液氢作为燃料，你知道这样做的好处吗？
燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等。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。
用木柴烧水
用煤烧水
用天然气烧水
在生活中，我们会发现，同样是将一壶水烧开，需要干木柴、煤和天然气的质量不一样多（干木柴最多，天然气最少）。
相同质量的干木柴、煤和天然气燃烧，天然气放出的热量比煤和干木柴多。
燃料燃烧，放出热量的多少与燃料的种类有关。
燃烧1 kg煤放出的热量，是燃烧1 kg干木柴放出热量的两倍多。
煤
干木柴
把不同的燃料质量都取1 kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少
知识点二：燃料的热值
1.定义：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。
3.单位：焦每千克（J/kg）
2.表达式：
Q放
m
q =
指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程
气体燃料的热值单位：焦每立方米（J/m3）
一些燃料的热值
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg
烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg
焦炭 3.0×107J/kg 氢气 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
1 kg的干木柴完全燃烧，放出热量是1.2×107 J
热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
1 m3的沼气完全燃烧，放出热量是1.9×107 J
一些燃料的热值
燃料 热值 燃料 热值
干木柴 约1.2×107J/kg 柴油 4.3×107J/kg
烟煤 约2.9×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
无烟煤 约3.4×107J/kg 汽油 4.6×107J/kg
焦炭 3.0×107J/kg 氢气 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 焦炉煤气 约1.7×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
自带燃料和
氧化剂的火箭
火箭发射使用氢燃料，是因为它热值大。
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。
4.燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=qm
或 Q放=qV（适用于气体燃料）
物理量 Q放 q m V
单位 J J/kg或J/m3 kg m3
知识点三：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
（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。
提高锅炉效率的措施:
　　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？
④燃料不能
完全燃烧
有用的
机械能
燃料的
内能
②克服机器的摩擦
① 散热
③ 废气带走
1.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。
2.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%~40%
柴油机的效率为30%~45%
常见的热机效率
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。
思考：如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
从火车到火箭
往复式蒸汽机
内燃机（汽油、柴油机）
空气喷气发动机
1782年
1883年
1892年
20世纪40年代
火箭喷气发动机
（自带燃料和氧化剂）
热机的效率
③提高热机效率的方法：利用废气的能量、减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧等。
燃 料
热 值
热机的效率
①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料.
②燃料燃烧过程中化学能转化为内能.
①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。是燃料的一种特性。
②公式：固体q 气体q
③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/m3 ）
①热机的效率：用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比.
② 公式：η
1.下列说法不正确的是（ ）
A. 质量相等的燃料完全燃烧放出的热量不相等
B. 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
C. 热值的单位是焦耳
D. 热值的单位是J/kg
C
2.下列说法不正确的是（ ）
A. 在热机中，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功
B. 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效率
C. 热机效率是热机性能的重要指标
D. 不断改进和创新的热机 ，其热机效率可大于1
D
3.小明某次用火炉烧水时，共消耗了2kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)
解：Q放=mq=2kg×2.7×107J/kg
=5.4×107J

展开更多......

收起↑