初中物理第2节 热机的效率优秀课件ppt

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燃料种类很多，煤炭、汽油、天然气等等，为什么火箭会使用氢来作为燃料呢？
　　不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
1.1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？2.相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？3.1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
　　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。
　　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。
　　热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
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。
对于热值的理解，我们要抓住三个关键词：“某种燃料”、“完全燃烧”、“热量与其质量之比”.
①“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关，反映了燃料的燃烧特性、化学能转化成的内能的本领大小.
②“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽.某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.
③“热量与其质量之比”可以理解为热值是针对一定质量的燃料而言的，如果同种燃料的质量不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.
　　请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
问题: 火箭大多用液氢作为燃料，你知道这样做的好处吗？
1、液氢清洁环保2、热值大
　　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？
　　再算算，若用干木柴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
　　干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = 热值q×质量m = 1.4×108 J/kg× 10×103 kg = 1.4×1012 J
　　约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
【例1】千帆竞渡，百舸争流。在当今能源科技日新月异的背景下，“可燃冰”作为一种潜力巨大的清洁能源，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的______________很大。以10倍的关系计算，500 g“可燃冰”完全燃烧放出的热量为______________J。这些热量可以使 ________________kg的水从50 ℃加热至100 ℃。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q煤气＝4.2×107 J/kg]。
通关秘籍： 1. 每种燃料都有自己的热值，燃料不同，其热值一般是不同的，故热值只与燃料的种类有关；燃料燃烧放出的热量，除了与燃料种类有关外，还与燃料的质量、是否完全燃烧有关。 2. 计算热值时要注意质量的单位是kg，体积的单位是m3。 3. 不计热损失，常用Q吸=Q放，即cmΔt=qm来解决问题。
高温的空气带走相当一部分热量，
燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。
（1）热效率：有效利用的热量与理想情况下放出的热量的比值。
（2）提高燃料利用率的途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。②减少各种热量损失。
③ 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；④使用较好的保温材料，减少热损失。
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？
（1）定义：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。
（3） 物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
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%
【例2】 汽油机工作时的热损失情况是汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2 g汽油（热值为4.6×107 J/kg）获得的机械能是（ ） A. 2.76×104 J B. 3.22×104 J C. 0.92×104 J D. 2.3×104 J
【例3】小明用酒精灯将质量为100 g、初温为20 ℃的水加热到90 ℃（未沸腾），共燃烧了7 g酒精[c水=4.2×103 J/（kg·℃）酒精的热值为q=3×107 J/kg]。则（ ）A. 水吸收的热量是2.94×107 J，烧水的热效率为14%B. 水吸收的热量是2.94×104 J，烧水的热效率为14%C. 水吸收的热量是2.94×107 J，烧水的热效率为1.4%D. 水吸收的热量是2.94×104 J，烧水的热效率为1.4%
【例4】为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（ ）A. 尽量使燃料充分燃烧B. 尽量减少热机部件间的摩擦C. 尽量减少废气带走的热量D. 尽量增加热机的工作时间
通关秘籍：改变热机效率就是改变热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量的比例，增加用来做有用功的那部分能量或减少损失的能量，都可以提高热机的效率。
1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是( )A. 燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高B. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多C. 燃料燃烧越充分，燃料的热值就越大D. 燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关
2. 小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为5 L的水壶装满水，水的初温是20 ℃，然后将水烧开。烧水之前天然气表的示数是2 365.02 m3，水刚烧开时天然气表的示数变为2 365.12 m3，天然气的热值为3.2×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），当地大气压为1个标准大气压。求：（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）。 （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放。（3）天然气灶的效率η。
解：（1）水的质量m=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×5×10-3 m3 =5 kg，水吸收的热量Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×106 J。
（2）天然气放出的热量Q放=qV=3.2×107 J/m3×(2 365.12 m3-2 365.02 m3)=3.2×106 J。