2021学年第2节 热机的效率教课课件ppt

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1.燃料的热值 物理学中，把某种燃料___________时放出的热量与其______之比叫做这种燃料的热值，可用字母q表示，它是燃料的一种特性.热值在数值上等于_______某种燃料____________放出的热量.
2.热机的效率 对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了.用来做_________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之______，叫做热机的效率.
　　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？
　　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。
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。常见的燃料有煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等)、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。
1 kg的某种燃料完全燃烧所释放的热量。
燃料完全燃烧所释放的热量(J)
理解：1.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。
补充：热值是燃料的属性
例1.对于燃料的热值，下列说法正确理解的是 (　　 ) 　A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 　B.燃料没燃烧时就没有热值　C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃 料的质量及燃料燃烧放出的热量无关　D.容易燃烧的燃料热值一定大
例2.关于对q=Q/m的理解（　　）A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比B.热值的大小由燃料本身决定的，与质量和热量无关C.热值与燃料的质量成反比，与燃料完全燃烧放出的热量成正比D.热值与燃料的质量成反比
例3.判断题：1、燃料的热值大，完全燃烧释放的热量不一定多（ ）2、燃料燃烧越充分，则热值越大（ ）3、某某种燃料的质量减半，则该燃料的热值、比热容也减半（ ）4、甲的热值大于乙，代表甲燃料的放热能力比乙的强（ ）
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？
由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
燃料完全燃烧放出的能量
内燃机工作时能量流向图：
(1)在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多。(2)设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
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.热机效率为什么总是小于1？2.效率的高低代表什么意思？3.效率小于1的原因？4.如何提高热机的效率？
（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。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；
①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；②使用较好的保温材料，减少热损失。
通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改造的潜力巨大。
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（2）提高效率的途径　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；　　 改进热机，减少各种能量损失；　　 利用废气的能量。
　　例1.关于热机效率，下列说法正确的是(　　 ) 　　A.热机效率越高，即热机做的有用功多 　　B.热机效率越高，即热机的功率越大 　　C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要 保证良好的涧滑 　　D.提高热机效率，有利于环保减排
例2.一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％，则内燃机的热机效率为__________。
例3.为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列方法不合理的是（ ）A.开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车B.定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载C.夏天开车开空调时，空调的温度不宜过低D.驾车长期低速行驶
1. 热值与热量的综合计算： 在这一题型中，都要利用等量关系式： Q吸＝Q放或Q吸＝η Q放。2. 解决能量转化类计算题的一般规律： 首先找到能量转化关系式，再利用相应公式展开来 列方程，最后代入已知量求解；或在这个等量关系 的基础上，利用相应的公式分步解答。
1.汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来 认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦 耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？
这个人受到的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；克服重力做功：W=Gh=600N×3m×10=18000J；因为Q放=W，Q放=mq，所以需要燃烧汽油的质量：m=Q放/q=18000J/4.6×107J/kg≈0.39×10-3kg= 0.39g.一本物理课本的质量大约为250g，0.39g相当于一张纸的质量.答：他做了18000J的功，需要0.39g的汽油。
2.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突 破10亿辆。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？
解：每辆车每年有效耗油量（用于做有用功的油）：m1=mn=1.8t×30％=0.54t若热机效率提高1％,每辆车每年的耗油量：m2=m1/n1=0.54/31％≈1.74t每辆车每年节约的油：m3=m-m2=1.8t-1.74t =0.06t全球总节约的油：m总=1010×m3=1010×0.06t=6×108.
3.查表可知，天然气的热值为煤气热值的2倍，这表明(　　)A.产生相同的热量，使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍B.产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质 量的2倍C.产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质 量的1/2D.天然气火焰的温度为煤气火焰温度的2倍
4.受益于“西气东输”工程，天然气在某市广泛使用。天然气的热值高达8.0×107 J/m3，8.0×107 J/m3的物理意义是________________________________________________。目前，使用天然气的公交车已在该市投入运营，它将天然气压缩至原体积的1/300存储在钢瓶中作为车载燃料。从微观角度看，天然气容易被压缩是因为________________。
完全燃烧1m3天然气可以放出8.0×107 J的热量
5.植物通过光合作用将太阳能转化为________能。资料显示，在地球上阳光充足的地方，1 m2的面积每年获得的太阳能可达4.2×109 J。这些能量相当于________kg焦炭完全燃烧放出的热量。(焦炭的热值为3.0×107 J/kg)