初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 热机的效率课文配套课件ppt

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 热机的效率课文配套课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了第3节热机的效率，燃料的分类，热值与比热容的对比，从火车到火箭，92×107t，2×107，44×107J等内容，欢迎下载使用。
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。
在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
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( 图14.3-1)。根据你的经验质量相等的不同燃料，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。
燃烧质量相等的不同燃料，放出的热量通常是不同的。例如，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。
我们把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。热值用字母 q 表示。
热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成。在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，则热值的单位是焦每千克，符号是 J/g。
根据燃料的热值，我们就能计算出燃料完全燃烧放出的热量。例如，从表14.3-1中可以查到汽油的热值为 4.6×107 Jg，所以如果给汽车加 30 kg 汽油，完全燃烧放出的热量为4.6×107J/kg×30 kg ＝ 1.38×109J
如果完全燃烧质量相等的柴油，能放出多少热量?
表14.3-1 一些燃料的热值
燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要少，而且有效利用的热量又比放出的热量要少。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了。
通常锅炉的燃料利用率比较低，因此在节约能源上有很大的改造潜力。例如，对于取暖用的小型锅炉，如果把煤磨成煤粉或煤粒，以加大煤与氧气的接触面积再把空气吹进炉膛，就会比煤块燃烧得更充分，从而提高燃料的利用率。
热机中燃料燃烧的能量走向示意图
对于热机而言，燃料燃烧释放的热量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了(图14.3-2)。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，叫作热机的效率。要想知道热机的效率，就要先知道燃料完全燃烧放出的热量。
蒸汽机的效率很低，只有6%~15%。内燃机中，燃料是在气缸内部燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较充分，所以内燃机的效率比蒸汽机高。汽油机的效率为 20%~40%，柴油机的效率为30%~45%。
热机的效率是热机性能的重要指标。在做功同样多的情况下，效率高的热机消耗的燃料少，从而节约能源、减少污染。在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。
在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。大型发电机常常由汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。这种既供电又供热的热电站，比起一般的火电站，燃料的利用率大大提高。
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用，后来许多人对它不断改进，其中贡献最大的是英国人瓦特，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。
在“中国航天之父”钱学森(图14.3-4)的带领下，一代代中国航天人不断发展火箭技术，将人造卫星、宇宙飞船、空间站等送入太空(图14.3-5)，使我国成为航天强国。
图14.3-4 钱学森 1911-2009
图14.3-5 长征五号火箭发射
❶ 有人认为，无烟煤的热值比干木柴大，完全燃烧时无烟煤放出的热量比干木柴多。你认为呢? 说说理由。
这种说法不正确。虽然无烟煤的热值比干木柴大，但燃料完全燃烧放出热量的多少不仅与热值有关，还与燃料的质量有关。
根据公式 Q＝mg 可知，只有在质量相同的情况下，无烟煤完全燃烧放出的热量才比干木柴多。如果无烟煤的质量比干木柴少很多，那么即使无烟煤的热值大，也可能出现干木柴完全燃烧放出的热量比无烟煤多的情况。
❷ 某人提着一袋质量为 5kg 的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为 3m，他对这袋大米做了多少功? 要使一定量的汽油完全燃烧放出的热量和他所做的功数值相等，则需要多少汽油?
588J；1.28×10－5 kg
解析：大米质量 m＝5 kg，由公式 G＝mg，可得大米的重力 G＝5 kg×9.8 N/kg＝49 N，从1层步行至5层，上升的高度 h＝4×3m＝12 m，根据功的公式 W＝Fs，则人对大米做的功 W＝Gh ＝ 49N×12 m＝588 J；
❸ 如果干木柴跟煤油完全燃烧时放出的热量相等，那么干木柴的质量应该是煤油质量的几倍? 请列出相关计算式来说明理由。
❹ 全球汽车保有量在迅速增长，截至2024年底，我国燃油汽车保有量约为3.2亿辆。假设每辆汽车每年耗油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%，我国每年可以节约多少燃油?
❺ 提高热机的效率具有哪些积极意义?请列出回答这个问题的提纲。
节约能源、减少环境污染等。
1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是 ( )A. 热值在数值上等于 1 kg 某种燃料燃烧放出的热量B. 10 kg 木炭比 1 kg 木炭的热值大C. 热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多D. 燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关E. 燃料燃烧不完全时热值变小
2. 一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧 0.55 kg 的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 ________________ J/kg。干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将 ___________ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
3. 在一次某新型号汽车的测试中，让汽车在段平直的公路上匀速行驶 4.8 km，受到的阻力是 3.0×103N，消耗汽油 1.2 kg (假设汽油完全燃烧)。汽油的热值为 q＝4.6×107J/kg，求：(1) 在测试过程中，汽车牵引力所做的功 W；(2) 该型号汽车的热机效率 η 。