第2节热机的效率
第2节 热机的效率 (原卷版)
2021-2022学年九年级物理全册链接教材精准变式练（人教版） 第2节 热机的效率 【教材习题1】教材P26页“动手动脑学物理”第1题 【教材习题2】教材P26页“动手动脑学物理”第2题 【教材习题3】教材P26页“动手动脑学物理”第3题 【教材习题4】教材P26页“动手动脑学物理”第4题 【变式题1】我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。在该段测试过程中： （1）汽车的功率为多少？ （2）燃烧了多少汽油？（计算结果保留两位小数） 【变式题2】我国许多城市建设中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏季节能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是利用了水的______的特性。我区天香公园中就有一个人工湖，若湖水的质量为1.5×107kg，若水温平均升高0.7℃，则湖水吸收的热量为______J，这些水吸收的热量，相当于完全燃烧______kg的焦炭所放出的热量（q焦炭=3.0×107J/kg） 【变式题3】汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_________较大的缘故。汽油的热值是4.6×107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是___________J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_______带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。 【变式题4】在热机里,燃料燃烧不充分所损失的能量很少,可以忽略不计.能量损失主要有下面几个方面：（1）________;（2）_________;（3）___________. 1.“可燃冰”主要成分是甲烷，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，所以“可燃冰”是一种新型清洁能源。其中甲烷的热值为q甲烷=4.2×107J／m3，其物理意义是（ ） A.1J的甲烷完全燃烧能产生4.2×107 m3热量。 B.4.2×107J的甲烷完全燃烧能产生1m3热量。 C.1m3甲烷完全燃烧能产生4.2×107 J热量。 D.4.2×107m3的甲烷完全燃烧能产生1J热量。 2.某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h 的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中（ ） ①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J ②该柴油发动机效率为30% ③汽车的牵引力为1.05×104N ④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物 A.只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确3．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ） A．25% B．35% C．40% D．75% 4.1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫_______。单位是J/kg。燃料燃烧放出热量的计算公式为：______。 5.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，叫_______。热机的效率是热机性能的一个重要指标。在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料______的重要措施。 6.我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 热，从而避免高速运行的火箭温度过高。 7.假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收，可以使水的温度升高到________℃[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/m3]。 8.用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为 J．若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 9．利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J，这些热量可以使 kg的水温度升高50℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 10．汽车在平直公路上匀速行驶9.2km，消耗燃油1kg，已知汽车的牵引力是2000N，则汽车发动机的效率是 。（燃油热值取4.6×107J/kg） 11．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断 （选填：“增大”“减小“或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的 能，使其温度更高、压强更大。 12.发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，其一个工作循环的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。 1min内完成的 工作循环数 2400次 汽缸内汽油和空气 混合气体的密度 1.3kg/m3 汽缸的工作容积 2.0L 汽油的热值 4.6×107J/kg 发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1 单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是 ，燃料完全燃烧放出的热量是 J。 13.一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功次，若其效率为30%，消耗100g汽油，对外做功 J．若水箱中5kg水由20℃升高到100℃，水吸收 J热量 （q汽油=4.6×107J/kg） 14．聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q氢＝1.4×108J/kg）求： （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 15．在一个标准大气压下，用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg。求： （1）水吸收的热量； （2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量； （3）炉子烧水的效率。
第2节 热机效率(知识点梳理)(解析版)
第2节 热机效率（知识点梳理）（解析版）★考点概览一、知识点与考点二、考点解析1.热机效率是本章重点内容，主要涉及到热值的概念及其相关计算，热机效率的计算三个方面。
故本节主要内容是应用热值进行有关计算问题，希望在复习中加强学生计算能力的培养。
中考试卷中有关效率和热值的计算，虽然分值不一定很高，但在考查学生计算能力和对效率概念的理解上，属于典型考题；考试题型以选择题、填空题为主，有的也作为一个知识点与其他压轴题结合。
2.考点分类：考点分类见下表1．热值（q ）：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg 。
（1）燃料燃烧放出热量：Q放＝qm ；（Q放是燃料放出的热量，单位是J ；q 是热值，单位是J/kg ；m 是质热机效率热值概念量，单位是kg。
）对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
2.热机的效率：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，叫热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要指标。
公式：3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）；②废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。
★考点一：热值概念及应用◆典例一：（2020·南充）若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这些汽油完全燃烧放出J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功次（q汽＝4.6×107J/kg）。
人教版九年级物理第14章第2节《热机的效率》知识点解析和综合训练
热机的效率热值定义：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg ）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m 3）。
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积无关。
公式：Q 放＝qm 、Q 放＝qV① Q ——放出的热量——焦耳（J ）；q ——热值——焦耳每千克（J/kg ）；m ——燃料质量——千克（kg ）。
② Q ——放出的热量——焦耳（J ）；q ——热值——焦耳每立方米（J/m 3）；V ——燃料体积——立方米（m 3）。
酒精的热值是3.0×107J/kg ，它表示：1kg 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 。
煤气的热值是3.9×107J/m 3，它表示：1m 3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J 。
火箭常用液态氢做燃料，是因为：① 液态氢的热值大；② 液态氢的体积小，便于储存和运输。
燃料的有效利用、热机的效率燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。
在实际应用中，燃料很难完全燃烧，所以放出的热量比实际计算出的要少。
另外，放出的热量又很难得到全部有效利用，总会有一部分热量损失。
例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括：① 未完全燃烧的部分；② 高温烟气带走的热量；③ 被容器、炉具、周围空气等吸收的热量。
有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：总有用Q Q η ×100% 提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；② 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。
常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%第2节 热机效率1. 关于燃料的热值,下列说法正确的是( )A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B. 容易燃烧的燃料的热值一定大C. 煤的热值比干木柴的大,煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多D. 0.5 kg 煤油和1.5 kg 煤油的热值一样大2. 一杯酒精烧掉一半以后,剩下的酒精 ( )A. 热值与比热容都减半B. 热值与比热容都不变C. 热值不变,比热容减半D. 热值减半,比热容不变3. 少数不法商人把一种黑色石头掺在优质煤中高价出售。
人教版物理九年级全一册14.2热机的效率 课件(共25张PPT)
消耗的柴油量：m=
Q总 q
=
165000J 4.3×10 7J/kg
≈3.8×10 -3kg
答：消耗的柴油质量为 3.8×10-3kg
Hale Waihona Puke 第十四章内能的利用第二节热机的效率
烧火煮饭—柴
蒸汽机----煤
火车—油
汽车-----油
火箭---氢气
大
气
污
染
它们都离不开燃料 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
讨论：日常生活中常用到的燃料有哪些？
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。
q柴=1.2×107J/kg ,表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为 1.2×107J。
q煤气=1.8×107J/m3，表示1m3的煤气在完全燃烧时所放出的热 量为1.8×107J。
4、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类 有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完 全燃烧无关。
例题：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天 然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪 完全燃烧放出的热量（q气为7.5×107J/m3，
Q放
提高热机效率可提高燃料的利用率
例：用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的
水从20℃升高到70℃.天然气热值3.2×107J/m3求
（1）天然气完全燃烧放出热量
（2）水吸收的热量
（3）天然气灶的效率
解:（1）Q放=qv= 3.2×107J/m3×1m3 =3.2×107J
(2) Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103j/kg.0c× 100kg ×(70-20) 0c
第二节 热机的效率
2、总结热机中能力损失的原因
3、什么是热机的效率？定义式？
4、如何提高燃料的利用率？举例说明
知者加速：夜读课本25页科学、技术、社会
释疑：
(3)燃料的有效利用---以炉子为例
①影响燃料有效利用的因素
燃料燃烧时需氧气助燃，供氧不足是燃料不能完全燃烧的主要原因。另外，烟气也会带走大量热量，炉壁还会传走一部分热量。这样就使得真正传给水的热量仅占燃料放出热量的一小部分。当然不能烧开那么多水。
2、什么是燃料的热值？
3、热值的公式、单位是什么？其物理意义是什么？
知者加速：思考决定燃料燃烧放出热量的大小与什么因素有关？
四、讲解释疑：
(1)燃料的特点
燃烧：化学能转化为内能的过程。
二、燃料的燃烧值
1．定义：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值
2．单位：焦/千克或焦/立方米
3．物理意义：
②提高炉子效率的措施为了反映炉子对燃料的利用率，我们经常用炉子的效率来描述。
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做炉子的效率。
四、热机的效率
燃料燃烧放出的能量并不能全部用来做有用功。相当一部分能量损失了。
在内燃机中，用来做有用功的能量只占燃料燃烧形成的燃气内能的一小部分，内能损失的途径是：燃料燃烧不完全损失小部分能量。(板书)热机效率：在热机里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叫做热机效率。
②简介蒸汽机、汽油机、柴油机的效率。
五、达标检测：
1kg轴全部裂变释放出的能量约为8.5×1014J，相当于完全燃烧多少无烟煤释放出的能量？（无烟煤的热值为3.4×107J／kg）
第十四章第2节 热机的效率 课件-2022-2023学年人教版物理九年级全一册
放出的热量。热值的单位由热量的单位和
质量的单位组合而成。在国际单位制中，
热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，
则热值的单位是焦每千克，符号是J/kg。
热机的效率
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，
燃料的种类有关，与燃烧程度，质量的多少以及是否燃烧等均无关，
所以选项D说法不正确。故选B。
课堂练习
知识点：热机的效率计算
例题2：燃气灶烧水时把质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到100 ℃，
共燃烧了0.02 m3 天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比
热容为4.2×103 J/（kg·℃），天然气的热值为8.4×107 J/3 。
（2）保护措施：改进燃烧设备，消除粉尘；提高燃料的综合利用率，
采取集中供暖；开发利用污染小和无污染的能源，如太阳能、地热
能、风能等；在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
课堂练习
知识点：燃料热值的理解
例题1：下列说法中正确的是（ B ）。
A. 燃料的热值与燃料燃烧的程度有关
B. 燃料的热值与燃料的种类有关
燃烧所放出的热量是
3.0× 107 J
q=
。
的酒精完全
。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q= mq
1kg
。变形式m=
；
实战演练
例3：热机对环境的污染，主要是
大气
污染和
噪声
污染。
【解析】 热机对环境的影响包括两个方面，废气中主要包含二氧化碳、二氧化
硫，会造成温室效应和酸雨；热机工作时会产生噪音。
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；
第2节 热机的效率导学案
第2节热机的效率【学习目标】1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立热值的概念。
2.能简单计算燃料燃烧放出的热量。
3.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。
【学习重点】燃料的热值和热机的效率。
【学习难点】对热机效率的理解。
【导学过程】一．围绕问题，自主学习。
1. 燃料的热值的定义及其定义的方法。
2.燃料的热值的单位。
3.热机效率的定义及其定义的方法。
二．参与活动，共同探究。
想想议议学生活动一：燃料热值的理解及计算阅读22页燃料的热值，并回答下列问题：1.燃料的种类很多，有固态的也有液态的还有_____态的，例如______等。
燃料的燃烧是一种___反应，燃烧过程中燃料的___能得到释放，转化为周围物体的____能。
2.____________________叫燃料的热值。
这种定义物理量的方法称为__________。
对于某些气体燃料，热值在数值上等于在标准状态下____燃料完全燃烧放出的热量，单位是____（符号）。
如燃料的质量用m、热值用q、完全燃烧放出的热量用Q表示，根据热值的定义，写出热值的数学表达式为_________。
3.热值是燃料的一种______，其物理量符号是______。
它的单位（字母）由是_________。
4.干木材的热值是_______________，其物理意义是_______________。
要是有4kg的干木材完全燃烧能放出_______J的热量？煤气的热值是___________，其物理意义是___________。
5.请分组讨论观察课本23页上的“一些燃料的热值”表中数据，谈谈气体燃料的热值单位和固体液体燃料的热值单位的区别。
学生活动二：热机的效率教师展示问题，学生积极思考：1.用煤气烧开水时，燃烧放出的热量都被水吸收了吗？到哪儿去了？（小组讨论，交流，展示）2.观察课本P2414.2—2，小组讨论“在内燃机中，燃料燃烧放出的热量到哪儿去了？”3._______________叫做热机的效率。
热机的效率课件(共20张PPT)物理人教版九年级全一册
地球就在我们手中：废气污染、温室效应、热污染、噪声污染等。
实战演练
1.下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（
A. 热机排出的尾气没有内能
B. 热机的效率能达到100%
C. 热机都是使用汽油作燃料
D. 热机的大量使用会造成环境污染
）。
D
实战演练
2.（1）燃料燃烧过程：把燃料的
化学 能转化为
热
能。
（2）燃料的热值：1 kg的某种燃料 完全 燃烧放出的热量，叫作这种燃料的热
值。符号：
q ；单位：
J/kg
。
（3）燃料的热值是燃料的一种特性。同种燃料的热值相同。酒精的热值是
3.0×107 J/kg，表示的物理意义是
1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量
是 3.0×107J 。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q=
m的单位是kg
由热值所表示的物理意义可得出：
燃料完全燃烧放热计算公式:Q = mq
Q = Vq
计算：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？
解：查表可知，汽油的热值q=4.6×107J/kg
∵ m = 500 g = 0.5 kg
∴ Q = mq = 4.6×107J/kg×0.5kg= 2.3×107J
的比值称为热机效率。
2、计算公式： η=
W有
× 100％
Q放
3、注意：
（1）因为热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率永远
小于100 %
（2）热机效率没有单位。或可以说单位为1
Байду номын сангаас
新课讲授
了解：各种热机的效率:
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
人教版九年级物理 14.2 热机的效率(共18张PPT)
2019年5月13日
9
在能 内量 燃都 机到 中哪 燃里 料去 释了 放？ 的
14.2 热机的效率
机件发 热散失
做有 用功
在热机的各种能 量的损失中,废气 带走的能量最多。
燃料燃烧 产生能量
废气 带走
燃烧不 完全
2019年5月13日
机件摩 擦损失
归纳与小结
14.2 热机的效率
对于热机而言，燃料的不完全燃烧、汽缸部件吸热 后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗 的能量，都是引起能量损失的原因.因此，提高热机效 率，可提高燃料的利用率.
1.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、木柴、 煤炭，三种燃料用量是否相同？
不同.
2.为什么提供相同的能量，不同燃料所需的量不 同？
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出能量的本领不同.
2019年5月13日
3
新课讲解
一 燃料的热值
14.2 热机的效率
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.单位：焦每千克，符号： J/kg.
在放出的热量被其他物体吸收的有关计算中，若
不计热量损失，则：m燃q（V燃q）=cm物∆t;若计 热量损失，则：m燃q（V燃q）=cm物∆t.
2019年5月13日
14.2 热机的效率
燃烧汽油的质量为：m= 1/2×2 kg=1kg； 汽油完全燃烧放出的热量为： Q=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J， 因为燃料的热值是燃料的属性，不会随着质量的改 变而改变，所以汽油质量变少后，剩余汽油的热值 不变，仍为4.6×107J/kg.
2019年5月13日归纳与 Nhomakorabea结14.2 热机的效率