初中物理第3节 热机的效率教学ppt课件

这是一份初中物理第3节 热机的效率教学ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了天然气等，设计与进行试验，试验分析，燃料的热值，3一些燃料的热值，适用条件，固体和液体燃料，气体燃料，热效率，3一些热机的效率等内容，欢迎下载使用。
1. 燃料热值的概念、单位、物理意义及放热公式计算；2. 热机效率的概念、公式、能量损耗途径；3. 提高热机效率的常用方法与生活应用。
1. 区分热值、热量、内能的概念差异，理解热值是燃料本身的特性；2. 分析热机工作的全部能量去向，准确判断有用能量与损耗能量；3. 热机效率综合计算题的规范解题步骤与公式应用。
问题1：生活中煮饭、取暖、开车都会用到燃料，同样质量的酒精和煤炭，放出的热量一样多吗？ 问题2：汽车加满汽油，汽油完全燃烧放出的热量全部用来让汽车前进了吗？ 问题3：为什么汽车行驶过程中发动机温度会升高、尾气会发热？多余的能量去哪里了？
知识点1 燃料的热值
柴油、汽油、煤油、酒精等
1. 燃料（可燃烧的物质）
如右图所示，用天平分别测出质量均为10g的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量和温度均相同的水（约200g）的两个相同的烧杯加热，使酒精和碎纸片充分燃烧，记录下两温度计示数的变化情况。
2. 探究燃料的放热本领
由实验数据可知，用10g酒精加热，水温升高得多，而用10g碎纸片加热，水温升高得少。 说明质量相等的酒精充分燃烧，放出的热量比碎纸片多。
【探究归纳】 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。
（4）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。对于某些气体燃料，其热值在数值上等于标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量，单位是：焦耳每立方米，符号J/m3。
（5）燃料燃烧放出热量的计算：
燃料完全燃烧时放出的热量，单位：J
【典例1】小莘散步结束，坐车回家，听到发动机的轰鸣声……汽车需要加油，下列关于燃料的热值说法正确的是（　　）A．燃料燃烧越充分，其热值越大B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少C．天然气的热值是3.5×107J/m3，完全燃烧2m3天然气能放出7.0×107J的热量D．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
【详解】AD．热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故AD错误；
B．根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误；
C．天然气的热值是3.5×107J/m3，完全燃烧2m3天然气能放出的热量Q放=Vq=2m3×3.5×107J/m3=7.0×107J，故C正确。
知识点2 热机的效率
1. 热效率【提出问题】 用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗?
【分析讨论】 煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量，煤气灶本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，等等。水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是被有效利用的。
2. 热机的效率（1）热机能量流向示意图
由图可知，燃料燃烧到对外做功，转化为有用功的那部分能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的，并且废气带走的热量最多。
(4) 提高热机效率的主要途径
②尽量减少各种热量损失
③尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量
热电站：大型发电机常常由蒸汽轮机推动 ，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热。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。
④热机设计制造，提高技术和使用新材料。⑤保证良好润滑，减少摩擦额外消耗的功。
【典例2】如图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（     ）A．有用机械能所占比例最大B．废气带走的能量占比为25%C．该汽油机的效率为35%D．减少机械摩擦能提高汽油机效率
科学·技术·社会·环境
1. 蒸汽机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。这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。斯蒂芬森以此为基础最先研制了的“火箭号”蒸汽机车。
2. 蒸汽轮机电力工业的发展需要功率巨大的热机来带动大型发电机。1884年出现的蒸汽轮机满足了这个需要。大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，使蒸汽轮机转动。
3. 内燃机交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机有汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机运行时不需要携带很多水和煤，不但轻便，效率也提高了很多。内燃机的出现和不断改进，对交通运输事业的现代化起到了决定性的作用。
4. 喷气发动机早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用空气喷气发动机，它需要用大气中的氧气来助燃，向后喷出高速气体，从而获得前进的动力。火箭上使用的喷气发动机自带燃料和氧化剂，工作时不需要空气，可以在大气层外工作。
5. 中国火箭在“中国航天之父”钱学森的带领下，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，使我国成为航天强国。
分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料。
燃料燃烧过程中化学能转化为内能。
定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。
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。
焦/立方米，（J/m³）
1．一瓶酒精，如果倒去一半，再使它的温度降低一半，则（     ）A．它的热值变为原来的一半B．它的比热容变为原来的一半C．它具有的热量变为原来的四分之一D．它的比热容和热值都不变
3．2024年4月，我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。热机的效率越高说明（    ）A．做功越多B．功率越大C．柴油的热值越大D．做同样多的有用功消耗的能量越少
4．某汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是（　　）
7．小明采用如图所示的装置探究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。
(1)探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和烧杯中水的________和________相等；(2)实验时，可以通过比较________________（选填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放出热量的多少；