2019年秋九年级物理全册 第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率同步课件 （新版）新人教版

第十四章内能的利用初中物理（人教版）九年级全一册知识点一燃料的热值1.燃料的热值定义某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比数值1kg某种燃料完全燃烧放出的热量单位焦每千克,即“J/kg”公式q= ,其中Q表示燃料完全燃烧放出的热量,m表示燃料的质量,q表示该燃料的热值物理意义表示燃料完全燃烧时放热本领大小的物理量Qm2.燃料完全燃烧时放出的热量的计算(1)固体和液体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=mq。其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J;m表示燃料的质量,单位是kg;q表示燃料的热值,单位是J/kg。(2)气体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=Vq。其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J;V表示燃料的体积,单位是m3;q表示燃料的热值,单位是J/m3。例1(2018湖南益阳中考)下列关于热值的说法正确的是 ()A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值B.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多C.燃料燃烧不完全时热值变小D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关解析燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度、质量都无关,故A、C错误;燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量和是否完全燃烧有关,故B错误;热值是燃料本身的特性,与其他因素无关,不同的物质热值一般不同,故D正确。答案D知识点二热机的效率定义用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比叫做热机的效率公式η= (其中W有表示用来做有用功的能量,Q总表示燃料完全燃烧放出的能量)物理意义热机效率表示了使用热机时对燃料的利用率的高低,因此热机效率是描述热机性能的一个重要指标。例如:两辆相同型号的汽车,以相同的速度行驶相同的路程,耗油少的那辆,效率就比较高说明由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1,汽油机的效率为20%~30%,柴油机的效率为30%~45%。柴油机的效率比汽油机的效率高,这主要是因为柴油机的构造和工作过程与汽油机有所不同,柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度比汽油机更高提高方法(1)使燃料充分燃烧;(2)尽量减少各种热量损失;(3)在热机的设计和制造上,采用先进的技术;(4)使用时注意保养,保证良好的润滑,合理调整运动零件之间的间隙,减小因克服摩擦阻力而消耗的能量WQ有总例2(2017湖南益阳中考)为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是 ()A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间解析A✕热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机内部各部件间的摩擦都可以提高热机效率B✕C✕D√增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,不能提高热机的效率答案D题型一燃料燃烧及其相关计算例1(2017四川眉山中考)在四冲程汽油机工作过程中,实现内能转化为机械能的是冲程;完全燃烧500g汽油释放出的热量是J(汽油的热值为4.6×107J/kg)。解析在内燃机的压缩冲程中,活塞压缩气体做功,使气体的内能增大,温度升高,机械能转化为内能;做功冲程,高温、高压气体对活塞做功,自身内能减小,活塞机械能增加,即将内能转化为机械能;完全燃烧500g汽油放出的热量为Q=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J。答案做功2.3×107点拨本题主要考查对热机各冲程特点的了解和对热值计算公式的理解和掌握,是基础性题目。题型二热机效率及其相关计算例2(2019贵州遵义月考)近年来,汽车逐步走进了普通百姓的家庭。(1)现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机。如图14-2-1所示的汽油机正处在冲程; 图14-2-1(2)由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗,现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源,其中普通汽油体积占90%,乙醇(即酒精)体积占10%。某型号汽车使用上述乙醇汽油在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引力为920N,每行驶100km耗油10kg。则10kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量是多少焦?(乙醇汽油的热值q=4.6×107J/kg)(3)该车此时的效率为多少?(4)请写出使用乙醇汽油的好处是什么?(写出一条即可)解析(1)进气门和排气门均关闭,活塞由下向上运动,所以为压缩冲程;(2)10kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J;(3)牵引力做的功W=Fs=920N×1×105m=9.2×107J,该车此时的效率为η= = =20%;(4)使用乙醇汽油的好处之一是污染小。WQ789.210J4.610J点拨在做热学计算题时,首先要弄清题目所描述的是怎样的物理过程,在这个物理过程中涉及哪些物理量,应标清要计算的是哪个物体在哪个过程中吸收(或放出)的热量,燃料燃烧放出的热量是全部被物体吸收,还是部分被物体吸收。然后确定好研究对象,选取适当的公式,代入已知量,求出待求的物理量。答案(1)压缩(2)4.6×108J(3)20%(4)污染小知识点一燃料的热值1.(2017山东泰安岱岳三模)2017年4月22日12时23分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成自动交会对接,这是天宫二号自2016年9月15日发射入轨以来,首次与货运飞船进行交会对接。天舟一号拥有两个独立设计的推进剂储箱,内有特制的燃料,对燃料要求 ()A.有较多的热量B.有较大的内能C.有较大的比热容D.有较大的热值答案D天舟一号的两个独立设计的推进剂储箱分别储存的是燃料液态氢和助燃剂液态氧,采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料相比,液态氢可以释放出更多的热量。2.(2019山东济南商河期中月考)表是一些燃料的热值[J/kg],下列判断正确的是 ()A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值B.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大C.现代火箭使用液态氢作燃料,是因为它具有较大的热值D.热机使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高无烟煤3.4×107煤油4.6×107焦炭3.0×107汽油4.6×107酒精3.0×107氢1.4×108答案C热值是燃料的特性,与燃料的燃烧情况无关,故A错误;热值是燃料的特性,与燃料燃烧放出热量的多少无关,故B错误;由于氢的热值比较大,燃烧相同质量的燃料时,氢放出的热量更多,所以现代火箭使用液态氢作燃料,故C正确;热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,与燃料的热值无关,故D错误。选C。3.(2018陕西宝鸡渭滨清姜路中学月考)干木柴的热值是1.2×107J/kg,它的物理意义是;完全燃烧2kg干木柴放出的热量为J;干木柴用掉一半后热值(填“变”或“不变”)。答案1kg的干木柴完全燃烧时放出的热量是1.2×107J2.4×107不变解析干木柴的热值为1.2×107J/kg,它的物理意义是1kg的干木柴完全燃烧时放出的热量是1.2×107J;完全燃烧2kg干木柴放出的热量为Q放=qm=1.2×107J/kg×2kg=2.4×107J;热值是燃料的特性,不随质量改变而改变,因此用掉一半,剩下干木柴的热值仍然是1.2×107J/kg。知识点二热机的效率4.(2017江苏江阴文林中学月考)小彤家使用的是瓶装液化气,每瓶中装入的液化气质量为21kg(液化气的热值取5×107J/kg),(1)21kg的液化气完全燃烧,释放的热量是多少?(2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用,那么散失的热量是多少?(3)小彤想节约能源、降低能耗,若将上述散失的热量全部利用起来,可以把多少千克温度为20℃的水加热到100℃?解析(1)21kg液化气完全燃烧释放热量:Q放=mq=21kg×5×107J/kg=1.05×109J;(2)整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用,那么散失的热量应该占液化气完全燃烧释放热量的40%,散失的热量为:Q散失=Q放×40%=1.05×109J×40%=4.2×108J;(3)由题知,Q散失=Q吸=c水m水(t-t0),可得水的质量:m水= = =1250kg。0()Qctt吸水834.210J4.210J/(kg)(10020)℃℃℃答案(1)1.05×109J(2)4.2×108J(3)1250kg(2019安徽芜湖繁昌月考)甲、乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,其意义是 ()A.甲消耗的燃料一定多于乙消耗的燃料B.甲柴油机所做的有用功少于乙柴油机所做的有用功C.乙将燃料完全燃烧放出的能量转变成有用功的那部分能量的比例比甲大D.甲的功率大于乙的功率答案C虽然甲的效率比乙低,但不清楚两台柴油机做功多少的情况下,无法确定谁消耗的燃料多,故A错误;由于总功不能确定,所以有用功不能确定,故B错误;甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低,说明乙柴油机用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的百分比大,故C正确;功率是表示物体做功快慢的物理量,与热机的效率是两个完全不同的概念,故D错误。选C。1.(2019安徽芜湖繁昌月考)关于燃料的热值,下列说法中正确的是 ()A.某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值B.甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多,则甲的热值一定比乙的大C.燃料的热值越大,则燃料燃烧时放出的热量越多D.汽油的热值是4.6×107J/kg,其值的大小和燃烧的质量的多少无关答案D1kg某种燃料完全燃烧放出的热量在数值上等于这种燃料的热值,故A错误;甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多,但没有说明质量相同,则甲的热值不一定比乙的大,故B错误;燃料的热值大,但燃料不一定完全燃烧,且质量不定,放出的热量不一定多,故C错误;燃料的热值是燃料的特性,与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,故D正确。选D。2.(2018福建龙岩上杭期中)如图14-2-1所示表示的是汽油机的能量流向,对照此图,下列说法不正确的是 () 图14-2-1A.废气的排放所占比例最大,减少该部分能量损失可有效提高热机效率B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率C.该汽油机的效率为73%D.该汽油机的能量利用率为27%答案C废气带走了大部分的能量,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,故A说法正确;冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量,所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率,故B说法正确;该汽油机的热机效率为η=97%-33%-30%-7%=27%,故C说法错误,D说法正确。3.(2018河北中考)有如图14-2-2所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧,转化为内能,用比热容的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾) 图14-2-2答案全部燃烧化学能较小解析比较两种不同燃料热值的实验中,同时点燃相同质量的燃料后,需等待燃料充分燃烧,通过观察相同质量的同种液体中温度计的示数变化来比较两种燃料热值大小;燃料燃烧时将化学能转化为内能;相同质量的不同物质,在吸收相同热量的情况下,比热容小的物质温度升得高,所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显。4.一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0.55kg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”)。答案1.2×107 不变解析由Q放=mq可得,干木柴的热值为q= = =1.2×107J/kg;热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。Qm放66.610J0.55kg(2017辽宁大连中考)某家庭用的燃气热水器,将20kg的水从10℃加热到60℃,完全燃烧了0.21m3的煤气。