14.2热机的效率
14.2热机的效率(人教版)
10 J
100%=45%
(3) 该热水器烧水的效率为 QQ 100%= 1.26
2. 8 10 J
答：(1) 天然气完全燃烧放出的热量为2.8×107J；
入数值时，注意各物理量的单位要统一。
变
式
2. （2022·全国·九年级专题练习）为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，
我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭。设天然气热值为4.2×107J/kg，完全
燃烧0.5kg天然气放出的热量为______J；若这些热量全部被100kg、30℃的水吸收，
,水的质量 m ct 4.2 103 J（
/ kg C） 20 C
。
解题技巧
热值的计算
1.正确理解热值的概念，审清热值的单位，从而正确选择燃料完全燃烧释放
热量的公式。
2.认真审题，挖掘题目中的隐含条件，建立等量关系。
3.建立等量关系后，得出待求量的表达式，然后带入数值进行计算，在代
意义及其单位；
02 能计算燃料完全燃烧放出的热量；
03 能说出热机工作时燃料燃烧释放能量的主要流向，知道什么
是热机效率，知道如何提高热机效率 。
知识点 1
1.燃料分类
燃料的热值
化学能转化为内能
气体燃料
天然气
液体燃料
汽油、煤油、柴油、
液化气、酒精
固体燃料
木材、煤炭
探究思考
相同质量的不同燃料，燃烧时放出的
1.热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体
积、燃烧情况等均无关。
九年级 物理 第14章 第2节《热机的效率》
氢的热值是1.4×108 J/kg
放出热量Q = 热值×质量 =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
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？
干木柴的热值1.2×107 J/kg
需要干木柴
m
热量 热值
1.4 1012 J 1.2 107 J/kg
练一练
4．一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
___3_5_%_____。
练一练
5．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃 烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全 部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到 70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则 能使30kg 、20℃的水温度升高到多少度？
二、 热机的效率 热机能量流程图
由于机械传动 等，克服摩擦 所消耗的能量
热机做的 有用功
油料燃烧释 放的能量
Q=m﹙V﹚q
废气排出带 走的能量
机械传热损失 一部分能量
W=FS W=Pt
热量损失：
1、燃料未能完全燃烧; 2 、废气带走很大一部分能量：
Q = qm=1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
m
=
Q c(t -t
)
0
8.4×106 J
= 4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
= 40 kg
6.一小汽车,人,车,货质量共为2000㎏,百公例里耗题油6
14.2热机的效率(复习讲义)(解析版)
人教版 九年级物理上册 第14章 《内能的利用》第2节 热机的效率 讲义（知识点总结+例题讲解）序号 知识点难易程度 例题数 变式题数 合计一 热值 ★★ 4 4 18二 热机的效率★★55一、热值：1.概念：我们把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；2.大小：热值在数值上等于1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量；3.公式：mQ q 放=（或VQ q 放=一般用于气体、液体燃料）（1）其中：m 为燃料的质量，V 为燃料的体积，q 为燃料的热值 （2）公式变形：qm Q =放 （已知热值及燃料质量，求燃烧放出的热）qQ m 放=（已知燃烧放出的热及热值，求燃料的质量）4.单位：焦每千克（符号是J/kg ）。
（1）热值的单位由热量的单位和质量的单位组合而成；（2）在国际单位制中，热量的单位是焦耳（J ），质量的单位是千克（kg ） 5.影响因素：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类和状态有关， 与燃料的形态、质量、体积等均无关； 6.常见物质的热值：①煤气的热值约为3.9×107J/m 3，物理意义为：体积为1m 3的煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J 。
②焦炭的热值3.0×107J/kg ，物理意义为：质量为1 kg 的煤气完全燃烧放出的热量为3.0×107J。
【例题1】一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精( )A.热值不变，比热容减小一半B.热值不变，比热容不变C.热值和比热容都减小一半D.热值减小一半，比热容不变【答案】A【解析】解：A、喷气式飞机是将内能转化为机械能的装置，故A符合题意；BC、洗衣机和电动自行车都是将电能转化为了机械能，故BC不合题意；D、电饭煲是利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选：A。
【变式1】现代火箭常用液态氢做燃料，氢的热值是1.4×108J/m3，在完全燃烧一样多的燃料时，可以获得更多的能量。
14.2热机的效率
4、阅读课本科学技术社会，让学生了解热机的发展史，增强学生的知识面。
时间允许的话，补充上利用太阳能加热水的效率问题
通过生活中的实例让学生明确感受到物理与实际生活的紧密联系，激发学生的求知欲望
利用学生的生活经验，培养学生联系生活实际的能力
学生自己看书得出有关热值的问题，培养学生的自学能力
学习目标
1、知道燃料在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为内能，从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念
2、会查燃料的热值表，能说出热值的单位及所表示的物理意义
3、能根据燃料的热值计算机一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量
4、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率；会计算不同烧水、汽车前进、太阳能烧水等的效率问题
2、（利用燃料使汽车获得动力）某型号四轮汽车，当它以60Km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，受到的阻力为600N，每行驶100Km消耗汽油量为8L。完全燃烧1L汽油释放的能量为3.7×107J(取g=10N/Kg)。
求：汽车以60Km/h的速度匀速行驶100Km时，汽车的效率？
3、如何提高热机的效率
培养学生创新的思维能力
培养学生学以致用的能力
培养学生的创新能力和联系生活实际的能力
培养学生的发散思维
板书设计
热机的效率
一、热值二、热机的效率
定义、单位、物理意义1、锅炉烧水的效率
2、汽车前进的效率
教学反思
二、新课讲授
1、提出问题：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。（从而引出热值的概念）
2、热值（学生自己看课本22页的内容）
第14.2 (课件)热机的效率
Q
放=
Q吸
=
6.72 105 J 40%
=1.68×106J
需要天然气的体积
V
Q放 q
1.68106 J 4.2107 J/m3
=0.04m3
答：(1)水需要吸收 6.72×105J 热量； (2)烧开这壶水需要燃烧 0.04m3 天然气。
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
（√ ）
例 4.2020 年是全面建成小康社会目标实现之年，乡亲们淘汰了柴炉，改用了清洁干净的液 化天然气炉。
例 5.某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖，地热温泉水每天出水量为 2.5×104kg，温泉水的 初温是 80℃，供暖后温度降到 40℃．温泉水的比热容是 4.2×103J /（kg·℃）．试求： （1）这些温泉水每天放出的热量是多少？ （2）若这些热量由热值是 3.0×107J /kg 的焦炭提供，至少需要燃烧多少千克的焦炭？
Q总(固体、液体) NhomakorabeaQ有qV
(气体)
思考与讨论
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？
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。 提高锅炉效率的措施: （1）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。
将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧；
14.2热机的效率
15
3、小明同学在课余通过对鸡蛋的仔细观察发现：夏 天的鸡蛋比冬天更容易变为“散黄”，但鸡蛋“散黄” 后并未变坏。那么你认为以下原因分析正确的是（ ） A．蚊虫叮咬的结果 B．气温较高，蛋黄膨胀开裂 C．拿来拿去振动的结果 D．气温较高，蛋黄与蛋白扩散作用加剧的结果。
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4、小林特别喜欢吃“糖炒栗子”他看到人们在炒栗子 的时候，往锅里加了一些“砂子”来炒，填塞了栗子 间的空隙，过一会儿，炒熟的栗子又香又甜，他知道 这是通过（ ）的方式来改变栗子内能的，同时，燃 烧焦炭是把焦炭的（ ）能转化（ ）能，但是他不 知道放“砂子”的用处，你能猜出用砂子炒栗子的好 处吗？写出一个好处即可：（ ）。
6/28/2018
4、小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器， 加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升 高到了40℃。问： ①在这4h内水吸收了多少热量？ ②若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供， 则需要燃烧多少千克焦炭？ [焦炭的热值q＝3.0×107J/kg]
13
14.2:热机的效率
• 一、燃料的热值
• 二、热机的效率
6/28/2018
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。 （q） 2、单位：焦/千克 （J/Kg)
3 、 例 如 ： 汽 油 的 热 值 为 q 汽 = 4 . 6 × 1 0 7 J / Kg 。 其物理意义是：每Kg的汽油完全燃烧时放出的热量为 4.6 ×107 J。
燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。
2 、 公 式 ：η=
W有
Q总
使燃料充分燃烧
3、提高方法：
减少热量的散失 保养润滑减少摩擦
8
14.2 热机的效率-九人物上册教学课件
W有用
（2）又根据
可知，需要求出汽车行驶过程中做的
Q放
有用功；
（3）又根据W=Pt可知，需要求出汽车行驶的时间；
（4）汽车行驶的时间t可由速度公式求出。
探究新知
14.2 热机的效率
s
108 km
2h 7200 s；
解：汽车行驶的时间： t
Q 放=mq=9 kg×4.6×107 J/kg=4.14×108 J,
汽油机的效率η=
放
×100%=
1.656× 10 8J
4.14 ×108 J
×100%=40%。
课堂小结
14.2 热机的效率
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
探究新知
14.2 热机的效率
热机与社会生活
课堂检测
14.2 热机的效率
基 础 巩 固 题
1. 下列关于热值的说法正确的是（ D ）
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
导入新知
14.2 热机的效率
柴薪
煤炭
石油
天然气
素养目标
14.2 热机的效率
2. 常识性了解热机的效率及提高热机效率的
途径；培养保护环境的意识。
1. 认识燃料的热值的定义，会利用热值的公
式进行简单的热量计算。
探究新知
14.2 热机的效率
知识点 1
燃料的热值
【提出问题】不同燃料的放热本领相同吗？怎么比
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
14.2热机的效率
解答：
Q吸=Cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg· ℃)×5kg×(100℃-40℃) =1.26×106J 因为Q吸=Q放=1.26×106J 所以干木柴质量
Q 1.2610 3 J m' 1.2107 J/kg 0.105kg q
1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时 的平均月消耗分别为：木柴约200千克，烟 煤约80千克，液化石油气约30千克，煤气约 60千克。这四种燃料中的热值最高的是( A ） A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的， 这是因为液态氢具有（ D ）
6.某热机的效率为20％，这表明做100J的有用功时：
A、要消耗20J的燃料内能
B、要向外散失80J的热量
√
C、要消耗燃烧后能放出500J内能的燃料
D、要消耗80J的燃料内能
7.有一台柴油机的效率为40％，每小时耗油2kg，则 这台柴油机的功率为多少瓦？
（已知柴油的热值为3.3×107J/kg）
8.某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在 1min内用去酒精5g，被加工的质量为36g的铜饰品 温度从20℃上升到1070 ℃。
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；
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。
热机为人类的发展做出丑了重大贡献，
环境保护
但也带来了许多环境污染问题：
讨论交流
如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;
2.集中供热；
3.改用气体燃料，普及煤气和天然气； 4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。
4、热值是反映燃料燃烧时化学能车化为内能的 本领的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的 质量无关。
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初三年级2014--2015第一学期物理学科教案（第5课时）备课人：沈巧红
14.2 热机的效率
【课标和中考说明】：从能量的转化和转移的角度认识效率
【教材分析】：依据教材的编写安排可以把本章分成两部分：内能的利用、能量守恒
定律。
其中主要内容包括：内能在实际生活中的利用——热机的原理，并介绍了燃料的热值、能量利用的效率相关知识；从能量的角度把各种现象联系起来阐述能量守恒定律的内涵及其普遍性、重要性。
本章是体现物理学科内部综合、物理与其他学科综合、自然科学与社会科学综合的典范。
能量的变化与物理知识中的其他点、其他学科甚至社会问题都有着不可分割的联系。
【学生分析】：学生知道了比热容概念的引入，也知道相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量不同，所以比较应该容易理解热值，通过与机械效率的对比，也容易掌握热机效率，但是本节涉及的计算较多，这是学生的弱点，
【教学目标】：
知识与技能
1.建立热值概念。
知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。
2.了解热机效率；知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。
过程与方法
通过实验和对比等方法，培养学生的观察能力和由直接感知的现象推测无法直接感知的事实的能力。
情感、态度与价值观
了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉环保的意识，激发学生的社会责任感。
【重点难点】：
教学重点：建立热值概念，利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。
教学难点：1.建立热值概念2.热机效率的理解和环境保护。
【教法学法】：教师启发、引导，学生自主阅读、思考讨论并交流学习成果。
【教学资源】：多媒体课件、学案等
【教学过程】：
一、引入课题
至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的，那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢？今天我将和大家一道共同来学习“第2节热机的效率”。
初三年级2014--2015第一学期物理教案（第5课时）备课人：沈巧红
二、新课讲授
1.燃料的热值
指导学生阅读教材，然后提问：
（1）燃料燃烧过程是物理变化还是化学变化？
（2）在这个过程中能的转化情况怎样？
板书：燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，放出热量。
（3）你说出燃料的种类和常用的燃料吗？
固体（木柴、煤等）液体（汽油、柴油、酒精等）气体（煤气、天然气、氢气）组织学生看教材22页图，并讨论分析图注中所出的问题。
四口之家一个月需要的内能，即吸收热量是一定的，这些热量由燃料燃烧放出。
用木柴需要150千克，煤只需75千克，而液化气只要30千克。
从某种意义上讲，木柴不如煤，煤不如液化气。
（提问：如何区别燃料之间上差异？）引入热值的概念。
2.燃料热值的定义，单位
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫这种燃料的热值。
单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克）
热值是用来比较计算不同种类的等质量的燃料完全燃烧时放出的热量的多少。
各燃料的热值可由表查出。
提问：汽油的热值多大？它的物理含义是什么？
汽油的热值是4.6×107焦/千克，它的物理含义是：完全燃烧1千克的汽油放出
4.6×107焦的热量。
注意：完全燃烧并非仅指充分燃烧。
3.燃料完全燃烧放出的热量的计算
已知烟煤的热值是2.9×107焦/千克，求7千克烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦？
1千克烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107焦。
2千克烟煤完全燃烧放出的热量是2×2.9×107焦。
7千克烟煤完全燃烧放出的热量是7×2.9×107焦。
燃料完全燃烧放出的热量＝燃料的热值×燃料的质量。
教师指出：对于气体燃料，通常用体积做单位，那么热值的单位为焦耳/立方米。
（读作：焦耳每立方米）所以气体燃料完全燃烧放出的热量=燃料的热值×燃料的体积。
4.热机的效率
（1）内燃机能量流向图
学生回答能量的流向，燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量，燃料燃烧产生的内能只有一部分转变为对外的有用功的能量。
学生讨论交流：请同学们对教材P24图14.2-2内燃机的能量流向进行讨论，然后把燃料产生的内能中能量损失部分说出来。
多媒体展示内燃机能量流向图，并总结热机中的能量损失：散热损失；机械摩擦损失；废气带走的能量。
（2）热机效率
①定义：热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比叫做热
初三年级2014--2015第一学期物理学科教案（第5课时）备课人：沈巧红
机效率。
用符号η表示。
②公式：η=Q有/Q总×100%
③热机效率是热机性能的重要指标，热机效率（“有”或“无”）单位，且热机效率总是100%。
④提高热机效率的途径
引导学生从热机中的能量损失总结出提高热机效率的途径的途径：使燃料尽可能完全燃烧；减小机械摩擦（选用优良润滑油）；尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。
三、课堂小结
1.燃料的热值：定义单位物理意义
2.热机的效率：定义公式提高途径
【板书设计】：
14.2热机的效率
1.燃料燃烧时的能量转化：化学能转化为内能
2.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，叫这种燃料的热值。
单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克）。
物理意义：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量。
3.热机的效率
定义：热机中用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比叫做热机效率。
用符号η表示。
公式：η=Q有/Q总×100%
提高途径：使燃料尽可能完全燃烧；减小机械摩擦；尽量简化机械传动部分。
【教后反思】：。