初中物理热机的效率
14.2 热机的效率
教学目标
【知识与能力】
1.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表。
2.会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3.知道热机的效率。
4.了解提高效率的途径。
【过程与方法】
通过与机械效率的对比了解热机的效率，知道机械效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值。
【情感态度价值观】
了解热机的使用对社会的贡献和带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。
教学重难点
【教学重点】
掌握热值的概念和单位、根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量。
【教学难点】
理解热机效率。
教学过程
情境导入
多媒体播放视频:神舟系列火箭发射。
问题：为什么发射火箭上天要用氢做燃料？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？这节课我们就来研究这个问题。
一、燃料的热值
◆探究活动1：日常生活中常用到的燃料有哪些？
分析燃料燃烧过程
中的能量转化：
燃料燃烧的过程是
化学能转变为内能
的过程。
◆探究活动2：燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。
1.燃料的热
值
（1）定义：
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。
定义式：
Q
q
m =。
（2）物理意义：干木柴的热值是1.2×107J/kg，其物理意义为1kg干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J。
（3）热值的单位：焦每千克(J/kg)。
（4）说明——气体燃料的热值
对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值，其定义式为Q
q
V
=，热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量，单位为焦每立方米；符号：J/m3。
2．了解燃料的热值表
-1
干木柴(约)1.2×107柴油 4.3×107
烟煤(约)2.9×107煤油 4.6×107
无烟煤(约)3.4×107汽油 4.6×107
焦炭 3.0×107氢 1.4×108
木炭 3.4×107煤气/(J·m-3) 约3.9×107
酒精 3.0×107沼气/(J·m-3) 约1.9×107
问题1
回答1：氢的热值是1.4×108 J/kg；其物理意义是：1 kg的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108 J。
问题2：汽油的热值是多少?其物理意义是什么?
回答2：汽油的热值是4.6×107 J/kg；其物理意义是：1 kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J。
热值是物质本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关，是反映燃料优劣的重要指标。
不同物质的热值一般不同，所以热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与形态、质量、体积无关。
3．有关燃料燃烧放热的计算
燃料放出热量的公式：Q ＝mq 或Q ＝Vq 。 二、热机的效率 ◆探究活动3： 讨论交流：
热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
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。（） 2．公式：
η=放有
Q W ×100%
3．说明：
(1)热机的效率是热机性能的重要指标； (2)各种热机的效率：
蒸汽机：6%～15% 汽油机：20﹪～30% 柴油机：30%～45%
飞机上的喷气式发动机：50%～60% ◆探究活动4：怎样提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧；
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术。 4.提高热机效率的途径
（1）提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； （2）改进热机，减少各种能量损失； （3）充分利用废气的能量；
（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。 板书设计
热机的效率 一、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。
单位：J/kg 或J/m 3
公式：Q 放＝mq 或Q 放＝Vq 二、热机的效率
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。 公式：η＝Q 有用
Q 总
。
J
J
Q Q 661052.2%501026.1?=?==η吸放提高燃料利用率的重要措施 随堂练习
1．煤油的热值是4.6×107J/kg ，将质量4 kg 的煤油完全燃烧放出的热量是 1.84×108
J,
如果将煤油倒掉一半,它的热值为4.6×107
J/kg 。
2．关于燃料和燃料的热值，以下说法正确的是（ A ） A ．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B ．容易燃烧的燃料，热值一定大
C ．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D ．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
3．关于热机的效率，下列说法中正确的是（ C ） A ．热机做的有用功越多，效率一定越高 B ．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C ．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D ．热机做功越快，效率一定越高
4.小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.2×107J ／m 3
，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg ，初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？
解：在一个标准大气压下，水吸收的热量 Q 吸=cm （t ﹣t 0）
=4.2×103
J/（kg?℃）×4 kg×（100 ℃﹣25 ℃）
=1.26×106
J 。
天然气完全燃烧放出的热量：
3
3
7606.0/102.41052.2q m m J J Q V =??==放
烧开这壶水需要天然气的体积：