第2节--热机的效率

第２节热机的效率第十四章内能的利用人教版物理九年级（上册）1、汽油机有哪四个冲程？2、哪些冲程发生了能量的转化？如何转化？柴薪煤炭石油天然气我们从哪里获得内能呢？讨论：例举一下生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水？草木、煤炭等石油、酒精、汽油等煤气、天然气等固体燃料液体燃料气体燃料燃料可分为哪三种燃料及燃料的特点1、燃料能够燃烧的物质，如焦炭、煤油、天然气等。2、燃料的特点燃料燃烧时发生的是化学变化。在这一过程中，燃料的化学能转化为内能。讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的思考1：5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量（2）燃料的种类大量实验表明：1、同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比。2、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。想一想:什么是完全燃烧呢?关于完全燃烧——就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的，热值燃料的热值国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。1．热值（1）定义（3）单位mq放Qmq放Qqm放Q（2）计算式vq放Qvq放Qqv放Q（适用于固体、液体燃料）（适用于气体燃料）单位质量（体积）某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的符号：q单位：J/kg（固）J/m3（气）无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。1.定义2.单位及符号3.物理意义2、燃料的热值请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。2．了解燃料的热值表（1）每种燃料都有一定的热值，不同燃料热值一般不同。（2）氢的热值最大。燃料完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：燃料燃烧放热计算公式Q=qmQ=qV燃料燃烧计算公式1kg的干木柴热值比0.5kg干木柴热值大吗？燃料燃烧计算公式的理解理解：•⑴公式计算的是燃料完全燃烧时放出的热量•⑵式中m必须用Kg为单位，V必须用m3为单位。•⑶热值q与燃料质量和放热的多少没有关系，它是反映燃料优劣的物理属性。•强调：它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。1.木炭的热值为q=3.4×107J/kg，完全燃烧质量为m=5kg木炭放出的热量为多少？2.煤气的热值为q=3.9×107J/m3，完全燃烧体积为V=10m3的煤气放出的热量为多少？简答=3.4×107J/kg×5kg=1.7×108J解：Q放=qm=3.9×107J/m3×10m3=3.9×108J解：Q放=qV3.把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解：Q吸=cm（t-t0）=4200J/(kg·0C)×5kg×600C=1.26×106J；Q放＝Q吸m1=Q放/q=1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.105kg国际单位：焦每千克；符号：J/kg。气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。1．热值（1）定义（3）单位mq放Qmq放Qqm放Q（2）计算式vq放Qvq放Qqv放Q（适用于固体、液体燃料）（适用于气体燃料）单位质量（体积）某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。(4).物理意义1.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解析：选B。热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。B2酒精的热值比柴油的小这表示（）A.燃烧酒精比燃烧柴油放出的热量少B.燃烧酒精比燃烧柴油用的质量多C.相同质量的酒精和柴油中，酒精含热量少D.完全燃烧相同质量的酒精和柴油时，酒精放热量少D想想议议用煤气灶烧水时，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？煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量。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；一部分能量直接损失掉了。水吸收的热量只占煤气燃烧放出热量的一部分。普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有15％；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为30％；现代化的锅炉，燃烧效率可达90％左右。什么是燃烧效率？怎样提高燃料的燃烧效率？在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分燃料燃烧燃料利用效率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？散失的能量有用机械能想一想燃气内能和完全燃烧放出的热量不完全燃烧损失的内能二、热机的效率1．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，叫做热机的效率。总有QQ2．公式总有QQ有总QQ二、热机的效率4.小星家的太阳能热水器，水箱质量是200Kg．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：（1）水吸收的热量（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧1.25千克煤气来提供，煤气完全燃烧放出的热量是多少？（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）（3）此时煤气灶的效率是多少？（炉子的效率：是（有效利用的能量）即水吸收的热量与燃料完全燃烧释放的总能量之比）Q有η=Q放=Q吸Q放=cm1(t-t0)qm2炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。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%由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量热机真正转变为对外做功的部分废气排出带走的能量热机中燃料释放能量的主要走向示意图由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量废气排出带走的能量热机效率：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。（总小于1）为什么？公式：η=Q有效/Q总×100％（1）燃料的不完全燃烧；（2）燃料燃烧时放出的热量散失的很多，（气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量）只有一部分被有效利用；（3）克服摩擦做功消耗一部分能量。2.影响热机效率低的因素：3.提高热机效率的措施：(1)尽可能减少各种热损失（保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量）(2)提高燃料的利用率（使燃料充分燃烧；设法利用废气的能量）因此提高热机效率，可提高燃料的利用率。即：使燃料充分燃烧，改进热机,尽量减小各种热量损失，机件间保持良好的润滑、减小摩擦。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解析：选D。提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。D热机对环境的影响•1.热机对大气的影响（大气污染）。•（1）产生有毒气体。•（2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。•（3)产生粉尘。•2.热机产生噪声（噪声污染）。给人类带来危害我们只有一个共同的家园，请保护好她的环境！！！