2021學(xué)年第2節(jié) 熱機(jī)的效率教課課件ppt

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1.燃料的熱值 物理學(xué)中，把某種燃料___________時(shí)放出的熱量與其______之比叫做這種燃料的熱值，可用字母q表示，它是燃料的一種特性.熱值在數(shù)值上等于_______某種燃料____________放出的熱量.
2.熱機(jī)的效率 對于熱機(jī)而言，燃料釋放的能量只有一部分用來做有用功，還有相當(dāng)一部分能量散失了.用來做_________的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之______，叫做熱機(jī)的效率.
　　不同燃料的放熱本領(lǐng)相同嗎？怎么比較它們誰的放熱本領(lǐng)強(qiáng)呢？
　　經(jīng)驗(yàn)告訴我們，等質(zhì)量的煤和干木柴，充分燃燒，煤放出的熱量要比柴多得多。我們用熱值這個(gè)概念來表示燃料放出熱量的本領(lǐng)。
燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程。常見的燃料有煤、石油(加工煉制成汽油、煤油、柴油和液化氣等)、天燃?xì)獾?，農(nóng)村還用草木等植物的秸桿作燃料。燃料可分為三種：固體燃料、氣體燃料、液體燃料。
1 kg的某種燃料完全燃燒所釋放的熱量。
燃料完全燃燒所釋放的熱量(J)
理解：1.我們要抓住三個(gè)關(guān)鍵詞：“某種燃料”、“完全燃燒”、“熱量與其質(zhì)量之比”.
①“某種燃料”是說明熱值與燃料的種類有關(guān)，反映了燃料的燃燒特性、化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能的本領(lǐng)大小.
②“完全燃燒”的含義是燒完、燒盡.某種燃料，只有在完全燃燒時(shí)放出的熱量與質(zhì)量之比才是這種燃料的熱值，如果用沒有完全燃燒放出的熱量計(jì)算出的熱值就比實(shí)際值小.
③“熱量與其質(zhì)量之比”可以理解為熱值是針對一定質(zhì)量的燃料而言的，如果同種燃料的質(zhì)量不同，則完全燃燒時(shí)放出的熱量大小不同.
　　請說出你熟悉的燃料的熱值，并說明其物理意義。
補(bǔ)充：熱值是燃料的屬性
例1.對于燃料的熱值，下列說法正確理解的是 (　　 ) 　A.燃料的熱值跟燃料燃燒時(shí)放出的熱量成正比 　B.燃料沒燃燒時(shí)就沒有熱值　C.就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個(gè)確定的值，跟燃 料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān)　D.容易燃燒的燃料熱值一定大
例2.關(guān)于對q=Q/m的理解（　?。〢.熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比B.熱值的大小由燃料本身決定的，與質(zhì)量和熱量無關(guān)C.熱值與燃料的質(zhì)量成反比，與燃料完全燃燒放出的熱量成正比D.熱值與燃料的質(zhì)量成反比
例3.判斷題：1、燃料的熱值大，完全燃燒釋放的熱量不一定多（ ）2、燃料燃燒越充分，則熱值越大（ ）3、某某種燃料的質(zhì)量減半，則該燃料的熱值、比熱容也減半（ ）4、甲的熱值大于乙，代表甲燃料的放熱能力比乙的強(qiáng)（ ）
在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？
由圖可知，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵龝r(shí)所釋放能量的一部分。
用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。
燃料完全燃燒放出的能量
內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)能量流向圖：
(1)在熱機(jī)的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多。(2)設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
燃料很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計(jì)算出的要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要小，例如用煤燒水。
1.熱機(jī)效率為什么總是小于1？2.效率的高低代表什么意思？3.效率小于1的原因？4.如何提高熱機(jī)的效率？
（1）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒。（2）減少各種熱量損失。
將煤磨成煤粉，用空氣吹進(jìn)爐膛，使之更完全燃燒；
①加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；②使用較好的保溫材料，減少熱損失。
通常的鍋爐，燃料利用率比較低，因此在節(jié)約能源上改造的潛力巨大。
（1）熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)
2．提高熱機(jī)效率，節(jié)約能源，減少污染
（2）提高效率的途徑　　 提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；　　 改進(jìn)熱機(jī)，減少各種能量損失；　　 利用廢氣的能量。
　　例1.關(guān)于熱機(jī)效率，下列說法正確的是(　　 ) 　　A.熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)做的有用功多 　　B.熱機(jī)效率越高，即熱機(jī)的功率越大 　　C.要提高熱機(jī)效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要 保證良好的澗滑 　　D.提高熱機(jī)效率，有利于環(huán)保減排
例2.一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25％，廢氣帶走的能量占30％，摩擦等機(jī)械損耗占10％，則內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率為__________。
例3.為了響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的號召，同學(xué)們討論家用汽車的節(jié)能方法，你認(rèn)為下列方法不合理的是（ ）A.開車過程中不宜頻繁地急加油和急剎車B.定期清理汽車后備箱中的不常用物品，減小汽車負(fù)載C.夏天開車開空調(diào)時(shí)，空調(diào)的溫度不宜過低D.駕車長期低速行駛
1. 熱值與熱量的綜合計(jì)算： 在這一題型中，都要利用等量關(guān)系式： Q吸＝Q放或Q吸＝η Q放。2. 解決能量轉(zhuǎn)化類計(jì)算題的一般規(guī)律： 首先找到能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式，再利用相應(yīng)公式展開來 列方程，最后代入已知量求解；或在這個(gè)等量關(guān)系 的基礎(chǔ)上，利用相應(yīng)的公式分步解答。
1.汽油的熱值為4.6×107J/kg。這個(gè)數(shù)值究竟有多大？有人通過一個(gè)具體例子來 認(rèn)識汽油熱值的大?。阂粋€(gè)60kg的人，從大廈的1樓步行至第11樓（走了10層樓），每層樓的層高為3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃燒獲得熱量的焦 耳數(shù)和這些功相等，需要汽油的質(zhì)量是多少？這大約相當(dāng)于生活中什么物體的質(zhì)量？
這個(gè)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?yàn)镼放=W，Q放=mq，所以需要燃燒汽油的質(zhì)量：m=Q放/q=18000J/4.6×107J/kg≈0.39×10-3kg= 0.39g.一本物理課本的質(zhì)量大約為250g，0.39g相當(dāng)于一張紙的質(zhì)量.答：他做了18000J的功，需要0.39g的汽油。
2.全球汽車保有量在迅速增長，截至2011年，全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突 破10億輛。每輛汽車每年耗油1.8t，汽車內(nèi)燃機(jī)的效率平均值取30%。如果能把內(nèi)燃 機(jī)效率提高1%，全球每年可以節(jié)約多少燃油？
解：每輛車每年有效耗油量（用于做有用功的油）：m1=mn=1.8t×30％=0.54t若熱機(jī)效率提高1％,每輛車每年的耗油量：m2=m1/n1=0.54/31％≈1.74t每輛車每年節(jié)約的油：m3=m-m2=1.8t-1.74t =0.06t全球總節(jié)約的油：m總=1010×m3=1010×0.06t=6×108.
3.查表可知，天然氣的熱值為煤氣熱值的2倍，這表明(　　)A.產(chǎn)生相同的熱量，使用天然氣的成本為使用煤氣成本的2倍B.產(chǎn)生相同的熱量，完全燃燒天然氣的質(zhì)量為完全燃燒煤氣質(zhì) 量的2倍C.產(chǎn)生相同的熱量，完全燃燒天然氣的質(zhì)量為完全燃燒煤氣質(zhì) 量的1/2D.天然氣火焰的溫度為煤氣火焰溫度的2倍
4.受益于“西氣東輸”工程，天然氣在某市廣泛使用。天然氣的熱值高達(dá)8.0×107 J/m3，8.0×107 J/m3的物理意義是________________________________________________。目前，使用天然氣的公交車已在該市投入運(yùn)營，它將天然氣壓縮至原體積的1/300存儲(chǔ)在鋼瓶中作為車載燃料。從微觀角度看，天然氣容易被壓縮是因?yàn)開_______________。
完全燃燒1m3天然氣可以放出8.0×107 J的熱量
5.植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為________能。資料顯示，在地球上陽光充足的地方，1 m2的面積每年獲得的太陽能可達(dá)4.2×109 J。這些能量相當(dāng)于________kg焦炭完全燃燒放出的熱量。(焦炭的熱值為3.0×107 J/kg)