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1、第十四章 第2节 热机的效率 辅导科目物理年 级九年级教材版本人教版讲义类型基础版（适用于考试得分率低于60%的学员）教学目的1.知道热值的概念，能简单计算燃料燃烧 放出的热量。2.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。3.知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。重、难点重点：燃料热值的概念和计算燃料燃烧放出的热量。难点：热机中的能量转化及损失，提高热机效率的具体措施。授课时长建议授课时长2小时教学内容【课程导入】观察与思考：生活中我们可以使用哪些燃料？该如何分类？固体燃料 液体燃料 气体燃料木炭、煤等 汽油、酒精等 煤气、天然气等【新知讲解】知识点一：热机的效率一、燃料的热值1.定义.
2、 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2.公式. q=Q/m （固体燃料）；q=Q/V （气体燃料）3.单位: J/kg（固体）; J/m3（气体）4、物理意义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。国际单位：焦每千克，符号是J/kg。由于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量是不变的，对于这种燃料而言，热值不变。热值是燃料本身的属性，与质量大小无关。5、固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm，气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。6、完全燃烧只是一种理想状态，任何燃料都无法进行完全燃烧。燃烧所放出的热量也无法完全被利用。二、热机的效率1.定义. 用来做有用功
3、的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比称为热机效率.2.公式： 3.如何提高效率 （1）使燃料充分燃烧;（2）尽量减少各种热量损失；（3）利用废气的能量；（主要措施）（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。4.常见热机的效率：蒸汽机6%15%、汽油机20%30%、柴油机30%45%5.燃料的有效利用（1）燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。 （2）在实际应用中，燃料很难完全燃烧，所以放出的热量比实际计算出的要少。另外，放出的热量又很难得到全部有效利用，总会有一部分热量损失。例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括： 未完全燃烧的部分； 高温烟气带走的热量； 被容器
4、、炉具、周围空气等吸收的热量。 （3）提高燃料利用率的一些方法有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。例题【例1】汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。汽油的热值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。【答案】比热容； 4.6107 ； 废气。【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg汽油完全燃烧放出的热量是Q=q
5、m=4.6107J/kg1kg=4.6107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。【例2】用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30的水加热到80,消耗了16g天然气.已知水的比热容为4.2103J(kg),天然气的热值为4.2107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J水吸收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。【答案】6.52105 4.2105 64.4【解析】(1)Q放m q0.016kg4.2107J/kg6.52105 J。(2)Q吸c水m（tt0）4.2103J/（kg）2kg（8030）4.2105J。(3) 练习1、甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）A甲的功率比较
6、大B甲燃烧需要的燃料较少C工作时间相同，甲耗油较少D甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大2、为了提高热机效率，应尽可能做到（ ）A采用优质燃料B降低热机功率C减少热机的各种热损失，保持良好的润滑D避免使用热机3、某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2 L的水从10 加热到85 时，共消耗了5 kg的干木柴，已知水的比热容为4.2103 J/(kg)，干木柴的热值为1.2107 J/kg, 求： (1)干木柴完全燃烧放出的热量。(2)水吸收的热量。(3)铁锅烧水的效率。知识小结 【课堂检测】1.（2019 深圳市）下列说法正确的是（）A燃料燃烧越充分，它
7、的热值就越大B内燃机用水做冷却液，是因为水的比热容较大C敲击大小不同的编钟，发出声音的音色不同D在闹市区安装噪声监测装置，可以减弱噪声2.(2019 黑龙江齐齐哈尔)如图所示是观察海波熔化现象的实验装置，海波在熔化过程中温度不变，内能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。实验过程中完全燃烧了5g酒精，放出的热量为 J（q酒精3.0107J/kg）3.(2019 海南省)2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值_的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值_（选填“变小”或“不变”）。4.（2019 无锡市）用煤气灶将质量
8、为4kg的水从25加热到50，水吸收的热量为_J，若水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，则需要完全燃烧_的煤气。水的比热容为 4.2103J/（kg），煤气的热值为4.2107J/kg5. (2019山东菏泽)小明家有辆排量为1.6L的汽车，行驶100km油耗为5KG、汽油的热值为4.2107J/kg。若这些汽油完全燃烧。可放出 J的热量。燃油汽车产生的 对环境会造成污染。6.(2019 湖南郴州市)用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20的水加热到100，需要吸收的热量为 J若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。c水4.2103J
9、/（kg）7.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30的水加热到80,消耗了16g天然气.已知水的比热容为4.2103J(kg),天然气的热值为4.2107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J水吸收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。8.（2019 广西北部湾经济区）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。汽油的热值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。9.（2019荆门市）为了保护环境，我们应大力提倡使用清洁能源
10、。现要将20kg的水从16加热到50，如果使用效率为85%的电热水器，需要耗电 kWh；如果使用热效率为80%的天然气热水器，需要消耗 m3天然气。已知水的比热容为4.2103J/（kg），天然气的热值为3.2107J/m3（结果均保留到小数点后2位）。10.( 2019孝感)一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0107J/kg，g=10N/kg)，求:(1)货年受到的牵引力；(2)货车匀速行驶的速度；(3)货车发动机的效率。【答案】1.B【解析】A
11、燃料的热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比，与实际燃烧情况无关，故该选项不符合题意；B水的比热容比较大，等质量物质在升高相同温度时，水吸收的热量多，适合作为内燃机的冷却液，该选项符合题意；C敲击大小不同的编钟，是音调不同，相同乐器发出的声音的音色相同，该选项不符合题意；D 噪声监测装置只能监测噪声等级，不能减弱，该选项不符合题意；2.变大；1.5105。【解析】（1）海波是晶体，晶体在熔化过程中吸收热量，内能增加，温度不变；（2）完全燃烧5g酒精放出的热量：Qmq5103kg3.0107J/kg1.5105J。3.大 不变【解析】发箭发射需要较大能量，而这些能量来自于燃料燃烧释放的热
12、量。燃料的热值越大，相同质量下完全燃烧释放的热量越多，这样可以实现小质量大能量的目的，从而减小火箭的重量，所以火箭发射时应选用热值大的固体燃料；燃料的热值是燃料的一种固有特性，与燃料的质量、体积等因素均无关4. (1). 4.2105 ; (2). 0.01kg.【解析】【详解】水吸收的热量Q吸=cmt =4.2103J/（kg）4kg（50-25）=4.2105J；水吸收的热量等于煤气燃烧所放出的热量，Q吸=Q放=4.2105J；由Q放=mq可得，煤气质量m=0.01kg。5. 2.3108 废气和噪声【解析】汽油完全燃烧可放出的热量是：；燃油汽车所产生的废气和噪声会对环境造成污染。6.5.
13、04105；4107。【解析】解：（1）水吸收的热量：Q吸cmt4.2103J/（kg）1.5kg（10020）5.04105J；（2）由题知，Q吸Q放60%m液化气q60%，需要液化气的体积：q液化气4107J/kg。7.6.52105 4.2105 64.4【解析】(1)Q放m q0.016kg4.2107J/kg6.52105 J。(2)Q吸c水m（tt0）4.2103J/（kg）2kg（8030）4.2105J。(3) 8.比热容； 4.6107 ； 废气。【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg汽油完全燃烧放出的热量是Q=qm=4.6107J/kg
14、1kg=4.6107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。9.0.93；0.11。【解析】水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg)20kg(50-16)=2.856106J，消耗的电能：W=3.36106J0.93kWh；需要消耗的天然气体积为：V=0.11m3。10.（1）2500N；（2）20m/s；50%【解析】（1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以；（2）货车匀速行驶的速度： ；（3）货车发动机的效率：【课堂总结】 【家庭作业】1、下列有关热的说法正确的是（ ） A晶体在熔化过程中温度不变，内能也不变 B内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能 C
15、用水作汽车冷却液，是因为水的比热容大 D柴油机能输出更大的功率，是因为柴油机对空气的压缩程度小2、如图所示，汽油机是处在 冲程，在此冲程中 能转化为 能.3、节能环保越来越引起人们的关注，目前我国研发出一款以压缩空气为动力的环保车汽车使用前需要压缩存储气体，这一过程通过_的方式使气体内能增加，开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能转化为_能，此车紧急刹车时，刹车片和轮胎都变热，汽车的机械能转化为_能。4、如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为 注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来这一过程中瓶内气体的 能转化为软木塞的机械能汽油机的 冲
16、程也发生同样的能量转化如果该汽油机飞轮转速是1800rmin，则该汽油机每秒钟内对外做功 次5、是今年12月2日我国用长征火箭发射“嫦娥三号”卫星时的壮观情景火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的 能，再转化为火箭的 能6、煤是一种化石燃料，属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源；已知无烟煤的热值是3.4107J/kg，1kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是 J。7、用两个玻璃杯做 “棉纱滴水实验” 如图（a）、（b）示，过一段时间 杯中棉纱末端有水滴出；右图是某品牌小轿车的能流图，能量转化效率为 ，用图中损失的化学能计算，可使汽车水箱内质量为40的水温度升高 。水的比热容为4.210
17、3J/（）8、给汽车加油时，会闻到汽油味，这是_现象当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率_（填“升高”、“不变”、“降低”）9、一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为 已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热 J，这些热通过该柴油机的转化，能对外做有用功 J(柴油的热值为3.3107J/kg)10、为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，
18、直至酒精和碎纸片完全燃烧（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中两项内容漏写了，请你帮他补充完整温度燃料加热前水温 10g酒精 (2)实验后小明根据实验数据利用公式Q=cmt算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由 11、随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里装入2kg温度为20的水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8107J/m3。气压为1标准大气压；c水4.2103J(kg)（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？12 / 12