资源简介

(共48张PPT)
第二节 热机的效率
第14章 内能的利用
主讲人：xx
时 间：2025.10.08
人教版物理九年级全一册
温故知新
机械效率（η）=
W有
W总
×100%
有用功
必须要做且对我们有用的功。
总功
物体所受所有外力做的功之和。
额外功
并非我们需要但不得不做的功。
Q放
废气带走的能量
W1
W有
W2
摩擦、散热等带走的能量
Q放=W有+（W1+W2）
机械效率 η =
W有
Q 放
×100%
蒸汽机效率 6% ~ 15%
汽油机效率 20% ~ 30%
柴油机效率 30% ~ 45%
02.燃料的热值
温故知新
（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？
利用内能做功的机械
4个冲程
② 燃料在气缸中燃烧，产生高温高压气体，推动活塞运动。
柴油或汽油在气缸中燃烧产生
目录/Contents
01
燃料
02
燃料的热值
03
热机的效率
01
燃料
把能够燃烧，并且放出热量的物质叫做燃料。
01.燃料
古 代
现 代
（1）燃料的分类
固体燃料
液体燃料
气体燃料
（2）能量转化：化学能转化为内能
01.燃料
煤炭
石油
天然气
木柴
汽油、煤油、柴油、液化气
01.燃料
用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，水升高的温度相同吗
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
用电子秤称出质量相同的酒精和干木柴各 5g
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
用电子秤称出质量相同的水 200g
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
水的初温都是 28℃
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
燃烧干木材加热水末温是 62℃
燃烧酒精加热水末温是 83℃
01.燃料
探究：燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
加热前的 水温t0 /℃ 燃料燃尽 后的水温t /℃ 水温的
变化t /℃
5g 酒精 28 83 55
5g 干木柴 28 62 37
实验结论：
用质量相同的酒精和干木柴分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。
温度
燃料
热值
01.燃料
02
燃料的热值
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。
02.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，叫做这种燃料的热值。
指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程
2、表达式：
q
m
Q
=
3、单位：焦 / 千克 （J/kg）
热量（J）
质量（kg）
4、热值是物质自身的一种属性，与热量、质量、体积、是否完全燃烧等均无关系
02.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 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
最大
最小
气体的热值单位
物理意义是：
表示1kg的干木柴完全燃烧所放出的热量约为1.2×107J
02.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 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
物理意义是：
表示1m 的煤气完全燃烧所放出的热量约为3.9×107J
q
V
Q
=
02.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 1.4×108J/kg
木炭 3.4×107J/kg 煤气 约3.9×107J/m3
酒精 3.0×107J/kg 沼气 约1.9×107J/m3
为什么火箭用液态氢作为燃料？
热值大
体积小
02.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，叫做这种燃料的热值。
指燃料燃烧后，全部变成不可燃烧物的过程
2、表达式：
q
m
Q放
=
3、单位： J/kg
J
kg
q
V
Q放
=
J
m3
J/m3
当燃料为固态或液态时
当燃料为气态时
练 习
1.下列说法正确的是（ ）
A.一杯酒精用掉一半，热值也减少一半。
B.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关。
C.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小。
D.燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值。
B
练 习
2. 下列关于热值的说法中正确的是( )
A.若采取措施,使燃料燃烧的更充分，则可以提高燃料的热值
B.容易燃烧的燃料的热值一定大
C.燃料燃烧时，随着不断放热,它的热值越来越小
D.煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴的多
E.煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧时放出的热量比酒精多
F. 任何燃料实际燃烧放出的热量，都比按热值计算出来的数值小
G.1kg汽油燃烧放出的热量比1kg酒精放热更多，说明汽油含有的热量比酒精多
F
练 习
3. 小星利用如图所示的装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，实验结果如下:
(1)安装实验装置时，应按__________(填“自下而上”或“自上而下”)的顺序。除图中的实验器材外，本实验还需要的测量工具是______。
(2)为了保证实验结论的可靠性，小星和小玉将相同质量的煤油和菜籽油分别放入两个酒精灯中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至燃料燃尽，但对于两杯水的初温他们的看法却不同，请将下列他们的想法补充完整:
自下而上
天平
练 习
3.
(2)①小星认为实验中是直接用___________(选填“加热时间”或“升高的温度”)来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。所以，实验中两杯水的初温可以不同。
②小玉认为因为探究过程中他们采用了控制变量法，所以只有燃料的种类不同，其他因素都必须控制相同。如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水热量损失就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少，水温变化低的情况。所以，实验时必须控制水的初温相同。
你认为_______(选填“小星”或“小玉")的想法更合理。
升高的温度
小玉
练 习
3.
(3)实验中使用的物理方法除了控制变量法，还采用了________。
(4)燃烧相同时间后，测得甲图中水温升高10℃，乙图中水温升高4℃，根据此现象_____(选填“能”或“不能”)说明一定是煤油的热值较大。
(5)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_____。
(6)利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值______(选填"偏大"或"偏小")，其原因是________________________________________________。
(7)烧杯中用比热容____(选填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更明显。
转换法
不能
煤油
偏小
燃料不可能完全被燃烧（燃料释放的热量不可能完全被吸收）
小
练 习
3.
(8)小恒用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现，请对小恒提出一条改进建议:
______________________________________________。
(9)若将图乙中酒精灯中的菜籽油更换成煤油，并调整火焰大小跟图甲相同；同时将图乙烧杯中的水更换成初温相同，______(选填“质量”或“体积”)相等的菜籽油，再增加实验仪器:_______(选填“天平”，“秒表”或“温度计”)就可以做“比较水和菜籽油的吸热能力”的实验。
质量
其他条件不变，增加烧杯中水的质量（减少燃料的质量）
秒表
02.燃料的热值
利用家用煤气灶，把质量是1kg的水，从室温(25℃)加热至100℃，消耗多少煤气？
710.971m3
710.9946m3
710.9946m3 710.971m3 = 0.0236m3
02.燃料的热值
用煤气将1kg的水烧开（从25加热到100），这些煤气完全燃烧放出热量是多少焦？水吸收的热量是多少焦？（煤气的热值是3.9×107J/m3）
m( 0)
V
解：消耗煤气的体积V：710.9946m3 710.971m3 = 0.0236m3
烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？
＝3.9×107 J/m3×0.0236 m3
＝9.204×105 J
＝4.2×103 J/(kg ℃)×1kg×(100℃ 25℃)
＝3.15×105 J
02.燃料的热值
用炉子烧水的效率
烧水时，水为什么不能吸收煤气燃烧放出的全部热量？
9.204×105 J
3.15×105 J
34.2%
水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做用炉子烧水的效率。
如何提高用炉子烧水的机械效率呢？
(1) 增加供氧
(2) 炉壁选用隔热材料
(3) 增大受热面积
03.热机的效率
燃料未完全燃烧
克服摩擦耗能
机械散热耗能
废气带走的能量
有用的机械能
燃料完全燃烧释放的能量100%
热机工作时，能不能将燃料所放出的热量全部用来对外做功呢？
03
热机的效率
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比。
03.热机的效率
1.定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比。
2.公式：
燃料完全燃烧放出的能量
用来做有用功的能量
Q放
W1
W有
W2
Q总= Q放 = W有+（W1+W2）
W额外
03.热机的效率
有用功：
总 功：
效 率：
水吸收的热量 Q吸
消耗的电能 W电
×100%
有用功：
总 功：
效 率：
水吸收的热量 Q吸
消耗的太阳能 E太阳能
×100%
03.热机的效率
有用功：
总 功：
效 率：
水吸收的热量 Q吸
燃料燃烧释放的热量 Q放
×100%
用效率为50%的天然气灶烧水，使200kg的水从20℃升高到70℃，已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4.2×107J/m3。求：
(1)水吸收的热量
(2)天然气灶完全燃烧释放的热量
(3)此过程消耗了多少m3的天燃气
03.热机的效率
有用功：
总 功：
效 率：
水吸收的热量 Q吸
燃料燃烧释放的热量 Q放
×100%
(1)水吸收的热量：
Q吸＝c水m= 4.2×103J/(kg·℃) × 200kg × (70℃-20℃)= 4.2×107J
(2)完全燃烧释放的热量： = =8.4×107J
η
Q吸
Q放=
4.2×107J
50%
(3) V煤气＝ = = 2m3
q
Q放
8.4×107J
4.2×107J/kg
02.燃料的热值
热机真正转变为对外做功的部分
废气带走的能量
机械摩擦、散热等带走的能量
30％
35％
此内燃机的热机效率为_______。
35%
100％
03.热机的效率
蒸汽机的效率为6%~15%
汽油机的效率为20%~30%
柴油机的效率为30%~45%
喷气式发动机的效率为50%~60%
3.热机的效率η 一定小于等于1。
≤1
03.热机的效率
（1）使燃料充分燃烧。
（2）尽量减少各种热量损失。
（3）在热机设计和制造上提高技术水平和使用新材料。
（4）保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的功。
4.提高热机效率的方法：
5.节约能源 提高燃料的利用率：
03.热机的效率
燃料未完全燃烧
克服摩擦耗能
机械散热耗能
废气带走的能量
有用的机械能
燃料完全燃烧释放的能量100%
1.使燃料充分燃烧
2.保证良好的润滑，
减小机械摩擦
3. 采用先进技术，改变机械结构
4.减少废气带走的能量损失
4.提高热机效率的方法：
课堂小结
一、燃料
二、热值
三、用炉子烧水的效率
四、热机的效率
Q总
W有用
η
Q总
Q有用
q
m
Q
燃料的分类
化学能转化为内能
焦/千克（J/kg）
1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量
≤1
练 习
1. [多选]判断下列关于热机效率的说法正确的是（ ）
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.多燃烧一些热值大的燃料，就能提高热机效率
D.要想提高热机效率，就要使燃料充分燃烧，尽量减少各种能量损失，并且要保证机械良好的润滑
E.做相同的有用功，效率越高的热机损失的能量越少
F.冬天汽车利用废气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率
G.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，热机的效率越小
DEFG
练 习
2. (2018·泸州) 泸州沱江六桥全程长4km，桥面设计为双向8车道，中间预留了轻轨线路，于2018年1月通车。一辆小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为50km/h，受到的阻力恒为60N，通过全程所需的时间为______min，牵引力所做的功为_________J；若通过全程消耗了0.2kg的汽油，汽油机的效率为________。（已知汽油热值 q汽= 4.4×107J/kg）
4.8
2.4×105
27.3%
练 习
3. A、B两种燃料，完全燃烧时能放出热量之比QA:QB=5:3，它们的热值之比qA:qB=2:3，则两种燃料的质量之比是( )
A. 10:9 B. 9:10 C. 5:2 D. 2:5
4.某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 ______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油_____kg。（q汽油=4.6×107J/kg）
C
0.9
25
汽油机1小时对外所做的功为有用功：W=3600s×25次×115J=1.035×107J
Q放
练 习
5.酒精的热值是3×107J/kg，要放出6.0×106J的热量，需完全燃烧多少kg酒精 如果燃气的密度为1.2kg/m3，燃气的热值为4×107J/m3，要放出同样的热量，需完全燃烧多少kg的燃气？
解：需完全燃烧酒精的质量: m1= = =0.2kg
Q放
q酒精
6.0×106J
3×107J/kg
需完全燃烧燃气的体积: V = = =0.15 m3
Q放
q燃气
6.0×106J
4×107J/m3
完全燃烧燃气的质量: m2 = ρV=1.2kg/m3×0.15 m3=0.18kg
答：要放出6.0×106J的热量，需完全燃烧0.2kg酒精，完全燃烧0.18kg的燃气。
练 习
6.一辆汽车在平直公路上匀速行驶了6.9km，受到的阻力为3.0×103N，消耗汽油1.5kg，汽油的热值q= 4.6×107J /kg。
求:（1）牵引力所做的功；（2）热机的效率。
解:（1）牵引力大小为: F=f= 3.0×103N
牵引力所做的功: W有= Fs = 3.0×103N ×6.9×103m = 2.07×107J
（2）汽油完全燃烧放出的热量:
Q放＝mq = 1.5kg ×4.6×107J /kg= 6.9×107J
η=
W有
Q放
2.07×107J
6.9×107J
热机的效率: = =30%
课后作业：完成作业本对应章节练习
14.2 热机的效率
人教版·九年级·物理·全一册

展开更多......

收起↑