物理九年级全册第2节 热机的效率说课ppt课件

这是一份物理九年级全册第2节 热机的效率说课ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了天然气，燃料的热值，燃料的分类，水的初温都是28℃，控制变量法，实验结论，物理意义，化学能转化为内能，计算公式，国际单位等内容，欢迎下载使用。

日常生活中常用到的燃料有哪些？
为什么火箭发动机要用氢做燃料呢？
自带燃料和氧化剂的火箭
长征五号运载火箭（简称“胖五”）是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液氧发动机
1. 从生活中体会不同的燃料释放热量的本领不同，建立热值的概念2.能简单计算燃料完全燃烧放出的热量3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率
燃料燃烧时的能量是如何转化的？
能量转化：化学能转化为内能。
相同质量的酒精和干木柴，燃烧放出热量是否相同？
用相同质量的干木柴和酒精对水加热，比较水升高的温度
如何比较它们燃烧放出的热量？
用电子秤称出质量相同的水200 g
用同样的方法量取5g的酒精和干木柴
燃烧相同质量的酒精和干木柴，比较它们放出热量的多少
用相同质量的干木柴和酒精，加热相同质量、初温相同的两杯水，这里面体现了什么思想呢？
点燃酒精灯和干木材，直到干木柴燃尽，酒精完全燃烧
比较水的末温，你能得出什么结论？
燃烧干木材加热水末温是 62℃
燃烧酒精加热水末温是 83℃
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。
为了比较燃料的特性,引入了“热值”这一物理量。
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
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
2. 燃烧时的能量转化:
指燃料燃烧后,全部变成不可燃烧物的过程
Q:燃料完全燃烧释放的热量m:燃料的质量q:燃料的热值
固体或液体
气体
Q:燃料完全燃烧释放的热量m:燃料的体积q:燃料的热值
焦每立方米；符号：J/m3
焦每千克，符号是J/kg
观察燃料的热值表，你有哪些发现？
热值的大小只与燃料种类有关；
不同燃料的热值一般不同；
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
说一说下列物质的物理意义
物理意义是：表示1m3的煤气完全燃烧所放出的热量约为3.9×107J
（1）认识热值定义时，不要漏掉“完全”这一条件
（2）热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小
（3）热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系
7.注意区别热值和比热容
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
若用汽油完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
氢的热值是1.4×108 J/kg
汽油的热值4.6×107 J/kg
10吨氢完全燃烧放出 Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
约30吨汽油完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
现在，你知道为什么发射火箭要用氢做燃料了吗？
发射卫星的火箭燃料要体积小、重量轻，但放出的热量要大，这样才能减轻火箭的重量，使卫星快速地被送上轨道。 根据前面的计算结果可知，选择氢作为火箭的燃料满足体积小、质量轻、热值大的条件。
对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B.容易燃烧的燃料热值一定大 C.煤的热值大于干木柴的热值，煤燃烧放出的热量一定比木柴燃烧放出的热量多D.燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
710.9946m3 − 710.971m3 = 0.0236m3
这些天然气能放出多少热量？它们都被水吸收了吗？
体验：利用家用燃气灶，把质量是1kg的水，从室温加热至100℃，消耗多少天然气？
部分热量散失在空气中的热量； 部分用来加热容器
烧水时,水为什么不能吸收天然气燃烧放出的全部热量？
那么在用天然气加热水时，用于加热水的热量占天然气燃烧时释放热量的多少呢？
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
1.让燃料更加充分的燃烧，如增加供氧量
2.增大烧水时水和炉子的接触面积，从而减少热量的散失
3.炉璧选用隔热材料，减少热量的散失
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？
热机中燃料能量的主要走向示意图
少部分能量转变为有用机械能大部分能量损耗
热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。
用来做有用功的那部分能量，与燃烧完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率
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%
不能, 热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于燃料完全燃烧所放出的总能量，所以与总能量的比值必然小于1，即热机效率总小于100%。
想一想 热机的效率能达到100%吗？为什么？
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，提高效率
3.保证良好的润滑，减少因摩擦额外消耗的能量
[新趋势][开放性试题]热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标.2020年9月，我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10 s．立志成为汽车设计师的小明，也想设计改造发动机，使热机的效率达80%.考虑影响热机效率的因素，你认为小明可以在哪些方面改进创新？___________________________________________________________________________________________________________.假如小明的设想实现了，会给我们的生活带来哪些影响？___________________________．(写出一条即可)
改良发动机的结构(或减小连杆转轴处的摩擦；或使用合适的燃料，使燃料充分燃烧；或尽量减少各种热损失)(答案合理即可)
节能(环保)(答案合理即可)
2.使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标．小明利用家中的天然气灶将初温为20 ℃、质量为1.8 kg的水加热升温至70 ℃。求：(1)水吸收的热量为多少？
解：(1) 由Q＝cmΔt 得水吸收的热量 Q吸＝c水m水Δt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.8 kg×(70 ℃－20 ℃) ＝3.78×105 J
(2)若这些热量是由热效率为20%的普通煤炉提供，则至少需要消耗多少kg的煤炭．[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤炭＝3.0×107 J/kg]
煤炉放出的质量 Q放= = =1.89×106 JQ放＝m煤炭q煤炭则需要消耗煤炭的质量m煤炭＝ = =0.063kg
3.0×107 J/kg
1.89×106 J
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量(体积)之比
1kg(1m³)某种燃料完全燃烧放出的热量
固液——J/kg，气体——J/m³
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
①使燃料充分燃烧②尽量减少各种热量损失③注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减少因克服摩擦而额外消耗的能量
1.全球汽车保有量在迅速增长，截至2022年，全球汽车保有量已突破14亿辆.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%，全球每年可以节约多少燃油？
2.垃圾分类看似小事，实则是“大事”，它体现了一座城市的社会文明水平．我国生活垃圾分类工作已取得阶段性进展，46个重点城市生活垃圾分类已覆盖7 700多万家庭．为了有效处理这些垃圾，某垃圾焚烧发电厂日处理垃圾420 t，垃圾的平均热值q垃＝5×106 J/kg.求：(1)420 t垃圾完全燃烧产生的热量．
解：(1)完全燃烧420 t垃圾产生的热量为 Q垃圾放＝mq垃＝420×103 kg×5×106 J/kg＝2.1×1012 J
(2)这些热量相当于多少t煤完全燃烧所产生的热量？(q煤＝3.0×107 J/kg)
(2)由题知Q煤放＝Q垃圾放＝2.1×1012 J则燃烧的煤的质量为m煤＝ ＝ ＝7×104 kg＝70 t
(3)若420 t垃圾完全燃烧产生热量的80%被水吸收，则能使20 000 t初温为20 ℃的水温度升高到多少℃？ [大气压为一个标准大气压，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)水吸收的热量为Q水吸＝80%Q垃圾放＝80%×2.1×1012 J＝1.68×1012 J由Q水吸＝cmΔt得，这些热量可以使水升高的温度Δt＝ ＝ ＝20 ℃水的温度升高到t末温＝t初温＋Δt＝20 ℃＋20 ℃＝40 ℃
3. 小明将质量为1.5 kg、初温为90 ℃的牛奶放入室温下盛有温度为20 ℃、质量为1 kg水的容器中冷却，并用温度计测量水和牛奶的温度变化，某时刻发现水和牛奶的温度恰好相等. [c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c奶＝2.8×103 J/(kg·℃)].求：(1)若该时间段内牛奶放出的热量完全被水吸收，则水吸收热量后温度升高到多少 ℃？
解：(1)牛奶放出的热量全部被水吸收，且牛奶和水的末温相同，设牛奶和水的末温为t 则水吸收的热量Q水吸＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(t－20 ℃)牛奶放出的热量Q奶放＝c奶m奶Δt奶＝2.8×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(90 ℃－t)由Q水吸＝Q奶放可得4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(t－20 ℃)＝2.8×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(90 ℃－t)解得t＝55 ℃，即水吸收热量后温度升高到55 ℃