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- 2021-11-06 发布
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第2节 热机的效率
第十四章 内能的利用
人教
版 九年级
物理
上册
柴薪
煤炭
石油
天然气
【想想议议】
从哪里可以获得内能?
1.
认识
燃料的热值
的定义,会利用热值的公式进行简单的
热量计算
。
2.
常识性了解
热机的效率
及
提高热机效率的途径
;培养保护环境的意识。
【提出问题】
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?
知识点
1
燃料的热值
【实验设计】
选取
相同质量
的
不同燃料
,点燃后,对
相同质量的水
进行加热,比较两杯水温度的升高多少,来确定燃料的放热本领。
实验方法
控制变量法和转换法
大量的实验事实证明,燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是
不同的
。
我们用
热值
这个概念来表示燃料放出热量的本领。
热值:
某种燃料
完全燃烧
放出的
热量
与其
质量之比。
物理意义:
热值在数值上等于
1 kg
某种燃料完全燃烧放出的热量。
定义式:
q
:
燃料的热值
Q
:
燃料完全燃烧放出的热量
m
:
燃料的质量
热值单位:
焦每千克
;符号:
J/kg
。
气体燃料:
J/m
3
。
V
:气体燃料的体积
观察热值表,你有什么收获?(信息、物理含义)
煤油
4.6×10
7
木炭
3.4×10
7
汽油
4.6×10
7
无烟煤
3.4×10
7
氢气
1.4×10
8
石油
4.4×10
7
焦炭
3.0×10
7
天然气
4.4×10
7
柴油
4.3×10
7
烟煤
2.9×10
7
煤气
3.9
×10
7
酒精
3.0×10
7
干木柴
1.2
×
10
7
气
体(
J/m
3
)
液
体(
J/kg
)
固
体(
J/kg
)
常用燃料的热
值
从热量的角度分析,为什么发射火箭上天要用氢做燃料?
有关燃料燃烧放热的计算
根据热值表,计算一下
10
t
氢
完全燃烧放出多少焦耳的热量?
若用
干木柴
完全燃烧来获得这些热量,需要多少t干木柴?
氢的热值是
1.4×10
8
J/kg
干木柴的热值
1.2×10
7
J/kg
放出热量:
Q
=
q
m
=1.4×10
8
J/kg×
10×10
3
kg
=
1.4×10
12
J
需要干木柴:
约
120
t
干木柴与
10
t
氢完全燃烧放出的热量相当。
例
关于燃料的热值正确的是
(
)
A
.燃料的热值与燃料的燃烧程度有关
B
.燃料的热值与燃料的种类有关
C
.燃料的热值与燃料的多少有关
D
.燃料的热值与上面三个因素都有关
B
例
对于
燃料的热值,下列说法中,正确的是
(
)
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
例
我国
于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”,“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4.2×10
7
J/kg,完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量为
__________
J
2.1×10
8
连接中考
解:
可燃冰的热值:
q
可燃冰
=10
q
天然气
=10
×4.2×10
7
J/kg
=
4.2×10
8
J/kg
完全燃烧0.5kg“可燃冰”放出的热量:
Q
=
q
可燃冰
m
=
4.2×10
8
J/k
g
×0.5kg
=
2.1
×10
8
J
【想想议议】
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?
知识点
2
热机的效率
点击图片播放热机效率
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
,叫做
热机的效率。
公式
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%
【例题】
某汽车的输出功率是60kW,正常行驶的速度为54km/h,汽车内燃机的效率是25%,该汽车要是行驶108km,要消耗多少kg的汽油?(汽油的热值4.
6
×10
7
J/kg)
分析:
(
1
)要计算出消耗的汽油质量,
根据
Q
=
mq
可知,需要求出
消耗的汽油完全燃烧释放的热量
。
(
2
)又根据 可知,需要求出汽车行驶过程中做的
有用功
;
(
3
)又根据
W
=
Pt
可知,需要求出汽车行驶的时间;
(
4
)
汽车行驶的时间
t
可由
速度公式
求出
。
≈
37.6kg
热机与环境
【思考】
如何提高热机效率,节约能源,减少污染?
1
提高燃料利用率,使燃料充分燃烧;
2
改进热机,减少各种能量损失;
3
利用废气的能量。
例
下列
提高热机效率的方法中,不可行的是 ( )
A.减少各种热损失
B.加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
C.充分利用废气的能量,如建热电站
D.采取少消耗总能量的办法
D
巩固练习
热机与社会生活
点击图片
播放
视频
1
.
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.燃料燃烧不完全时热值变小
D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关
D
课堂检测
基础巩固题
2
.
古语
道:“人要实,火要虚
。
”此话的意思是说做人要脚踏实地,才能事业有成;可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是 ( )
A.增大可燃物的热值 B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧 D.提高了可燃物的利用率
D
课堂检测
基础巩固题
3
.
【多选】
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
C
D
课堂检测
4
.
有如
图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料
__________
(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧,
___________
转化为内能,用比热容
________
的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)
全部燃烧
化学能
小
27
5.
某个家庭预计每月使用天然气
4m
3
,这些天然气完全燃烧放出多少热量,相当于多少
kg
柴薪完全燃烧放出的热量?(
q
气
=4.4×10
7
J/m
3
,
q
柴
=
1.2×
10
7
J/kg
)
解:
天然气完全燃烧放出的热量:
Q
放
=
q
气
V
=4.4×10
7
J/m
3
×4m
3
=1.76×10
8
J
;
放出这些热量所需柴薪质量:
目前
,
“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗
,
提高汽车发动机的效率
,
越来越受到人们的重视
,
大多数家用汽车的发动机均为汽油机
,
它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能
,
再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶
,
小明的爸爸新买了一辆小汽车
,
小明坐着这辆汽车匀速行驶
144 km,
用时
2h,
消耗汽油
9kg,
其发动机的功率为
23 kW
。请运用所学的知识解答下列问题。
(
汽油的热值为
4
.
6
×
10
7
J/kg)
(1)
汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大
?
(2)
汽车发动机的效率是多少
?
能力提升题
作业
内容
教材作业
完成课后
“
动手动脑学物理
”
练习
自主安排
配套练习册练习
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