第二節(jié)熱機(jī)的效率2014年9月22

1、工作原理？工作原理？知識(shí)回顧知識(shí)回顧壓縮沖程：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能壓縮沖程：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做工沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做工沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能熱機(jī)的概念熱機(jī)的概念 自學(xué)回答自學(xué)回答1.你見過那些燃？你見過那些燃？2.熱值的定義？熱值的定義？3.熱值的單位？熱值的單位？4.燃料在燃燒過程中燃料在燃燒過程中什么能轉(zhuǎn)化為什么能？什么能轉(zhuǎn)化為什么能？4.熱值的效率公熱值的效率公式？式？教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。 2能利用熱值的定義進(jìn)行簡單的放熱計(jì)算。能利用熱值的定義進(jìn)行簡單的放熱計(jì)算。 3.了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要了解內(nèi)能的利用在人類

2、發(fā)展史上的重要意義。意義。 4.通過能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率。通過能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率。它們都離不開燃料。它們都離不開燃料。燃料燃燒的過程是燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程。的過程。固體燃料液體燃料氣體燃料燃料可分為三種燃料可分為三種請(qǐng)你說說請(qǐng)你說說日常生活中常用到的日常生活中常用到的燃料燃料有哪些？有哪些？ 常見的燃料有煤、石油（加工煉制成汽油、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)村還煤油、柴油和液化氣等）、天燃?xì)獾龋r(nóng)村還用草木等植物的秸桿作燃料。用草木等植物的秸桿作燃料。一、燃料及其熱值一、燃料及其熱值 質(zhì)量相等的不

3、同燃料在完全燃燒質(zhì)量相等的不同燃料在完全燃燒時(shí)所放出的熱量是不同的。時(shí)所放出的熱量是不同的。 在物理學(xué)中，某種燃料在物理學(xué)中，某種燃料完全燃燒完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量放出的熱量與其質(zhì)量之比之比。（固體（固體和液體）和液體）或體積或體積（氣體）（氣體）熱值的符號(hào)：熱值的符號(hào)：q 單位：單位： J/kg J/m3讀作讀作 焦每千克或焦每立方米，焦每千克或焦每立方米，固體和固體和液體燃液體燃料料氣體氣體燃料燃料 熱值是反映燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)熱值是反映燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小的物理量，同種燃料的熱能的本領(lǐng)的大小的物理量，同種燃料的熱值與燃料的質(zhì)量或體積無關(guān)。值與燃料的質(zhì)量或體積無

4、關(guān)。Q：燃料完全燃燒釋放的熱量：燃料完全燃燒釋放的熱量：燃料的熱值：燃料的熱值：燃料的質(zhì)量、：燃料的質(zhì)量、V：燃料的體積：燃料的體積 計(jì)算熱量公式：計(jì)算熱量公式： Q放放=mq （液體和固體）（液體和固體） Q=Vq (氣體氣體)煤油煤油 4.6107木炭木炭 3.4107汽油汽油 4.6107無煙煤無煙煤 3.4107氫氣氫氣 14.3107石油石油 4.4107焦炭焦炭 3.0107天然氣天然氣 （7.18.8) 107柴油柴油 4.3107煙煤煙煤 2.9107煤氣煤氣 3.9107酒精酒精 3.0107干木柴干木柴 1.2107氣體氣體液體液體固體固體常用燃料的熱值（單位：常用燃料的熱

5、值（單位：J/kg J/kg J/mJ/m3 3 ）閱讀：閱讀：P 23一些燃料的熱值一些燃料的熱值。你有什么收獲？你有什么收獲？ 熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量（體積）、是料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量（體積）、是否完全燃燒無關(guān)。否完全燃燒無關(guān)。木炭木炭: 3.4107J/kg物理意義物理意義:煤氣煤氣: 3.9107J/m3物理意義物理意義:1立方米煤氣完全燃燒時(shí)放出立方米煤氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是的熱量是3.9107J火箭為什么用氫氣做原料？火箭為什么用氫氣做原料？1千克木炭完全燃燒時(shí)放出的千克木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是熱量是3

6、.4107J1.1.關(guān)于燃料的熱值正確的是（關(guān)于燃料的熱值正確的是（ ）A A燃料的熱值與燃料的燃燒程度有關(guān)燃料的熱值與燃料的燃燒程度有關(guān) B B燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)C C燃料的熱值與燃料的多少有關(guān)燃料的熱值與燃料的多少有關(guān) D D燃料的熱值與上面三個(gè)因素都有關(guān)燃料的熱值與上面三個(gè)因素都有關(guān)解析：解析：選選B B。熱值是燃料的一種特性，它的大小只與燃料的。熱值是燃料的一種特性，它的大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的燃燒程度、質(zhì)量沒有關(guān)系。種類有關(guān)，與燃料的燃燒程度、質(zhì)量沒有關(guān)系。B討論交流：討論交流：熱機(jī)工作時(shí)，能不能將燃料所蘊(yùn)熱機(jī)工作時(shí)，能不能將燃料所蘊(yùn)藏的化學(xué)

7、能全部用來對(duì)外做有用功呢？藏的化學(xué)能全部用來對(duì)外做有用功呢？由于機(jī)械傳動(dòng)由于機(jī)械傳動(dòng)等，克服摩擦等，克服摩擦所消耗的能量所消耗的能量燃料很難全部燃燒，燃料很難全部燃燒，燃料的化學(xué)能不能燃料的化學(xué)能不能全部釋放全部釋放機(jī)械傳熱機(jī)械傳熱損失一部損失一部分能量分能量熱機(jī)真熱機(jī)真正轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做功對(duì)外做功的部分的部分廢氣排出帶走的能廢氣排出帶走的能量量熱機(jī)熱機(jī)中燃中燃料釋料釋放能放能量的量的主要主要走向走向示意示意圖圖二、二、熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率 （ ）1.1.定義定義：熱機(jī)所做的做有用功和燃料完全燃熱機(jī)所做的做有用功和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。2

8、.2.公式：公式：W W有有/Q/Q放放汽油機(jī)的效率：汽油機(jī)的效率：2030%柴油機(jī)的效率：柴油機(jī)的效率：3045%熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。3.熱機(jī)對(duì)環(huán)境的影響熱機(jī)對(duì)環(huán)境的影響 1.熱機(jī)對(duì)大氣的影響。熱機(jī)對(duì)大氣的影響。 （1）產(chǎn)生有毒氣體。）產(chǎn)生有毒氣體。 （2）產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。）產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。 （3) 產(chǎn)生粉塵。產(chǎn)生粉塵。 2.熱機(jī)產(chǎn)生噪音。熱機(jī)產(chǎn)生噪音。4、提高熱機(jī)的效率、提高熱機(jī)的效率內(nèi)燃機(jī)的能流圖：內(nèi)燃機(jī)的能流圖：燃?xì)鈨?nèi)能燃?xì)鈨?nèi)能E廢氣內(nèi)能廢氣內(nèi)能廢氣內(nèi)能有用機(jī)械能有用機(jī)械能散熱損失散熱損失機(jī)械損失機(jī)械損失E1E

9、2E3E41、盡可能使燃料充分燃燒；、盡可能使燃料充分燃燒；2.盡量減少各種熱量損失；盡量減少各種熱量損失；( 利用廢氣來供熱；利用廢氣來供熱；) 3.在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；4、保持良好的潤滑以減小摩擦。、保持良好的潤滑以減小摩擦。提高熱機(jī)效率的主要途徑：提高熱機(jī)效率的主要途徑：科學(xué)科學(xué).技術(shù)技術(shù).社會(huì)社會(huì) 從火車到火箭從火車到火箭熱機(jī)熱機(jī)蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭火箭 例題、完全燃燒例題、完全燃燒140克焦炭（焦炭的熱值為克焦炭（焦炭的熱值為3.0107J/kg)能放出多少熱量？若這些熱能放出多少熱量？若這些

10、熱量的量的30%被水吸收，則能使被水吸收，則能使30kg 、20的的水溫度升高到多少攝氏度？水溫度升高到多少攝氏度？解：解：m1= 140g=0.14kg q= 3.0107J/kg = 30% m2=30kg t0=20 Q放放=m1q= o.14kg 3.0107J/kg =0.42107J Q放放Q吸吸=cm (t-t0) 30%0.42107J=4200J/(kg0C)30kg(t-20) t=30 答：答：水溫度升高到水溫度升高到30 。下列提高熱機(jī)效率的方法中，不可行的是下列提高熱機(jī)效率的方法中，不可行的是（ ）A A減少各種熱損失減少各種熱損失 B B加潤滑油減少機(jī)器各部件之間的

11、摩擦加潤滑油減少機(jī)器各部件之間的摩擦C C充分利用廢氣的能量，如建熱電站充分利用廢氣的能量，如建熱電站 D D采取少消耗總能量的辦法采取少消耗總能量的辦法解析：解析：選選D D。提高熱機(jī)效率的方法是減少各種能量損失，充分利。提高熱機(jī)效率的方法是減少各種能量損失，充分利用燃料放出的能量，減小摩擦，盡量少做額外功等。用燃料放出的能量，減小摩擦，盡量少做額外功等。D二、汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程二、汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程三、燃料的熱值三、燃料的熱值 定義：定義：1kg(m1kg(m3 3) )某種燃料完全燃燒放某種燃料完全燃燒放出的熱量出的熱量 單位：焦每千克，符號(hào)：單位：焦每千克，符號(hào)：J/kgJ

12、/kg一、熱機(jī)的原理一、熱機(jī)的原理 把把內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能四、熱量的計(jì)算四、熱量的計(jì)算 Q放放= =mq Q=Vq (氣體氣體)五、熱機(jī)效率（五、熱機(jī)效率（ ）：）： 我們把用來做有用功的那部分能量和燃我們把用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒后放出的能量之比叫做熱機(jī)效率。料完全燃燒后放出的能量之比叫做熱機(jī)效率。六、六、提高熱機(jī)的效率的方法提高熱機(jī)的效率的方法1、盡可能使燃料充分燃燒；、盡可能使燃料充分燃燒；2.盡量減少各種熱量損失；盡量減少各種熱量損失；( 利用廢氣來供熱；利用廢氣來供熱；) 3.在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；4、保持

13、良好的潤滑以減小摩擦。、保持良好的潤滑以減小摩擦。當(dāng)堂檢測(cè)反饋當(dāng)堂檢測(cè)反饋1、四口之家分別單獨(dú)使用不同種類的燃料時(shí)的平、四口之家分別單獨(dú)使用不同種類的燃料時(shí)的平均月消耗分別為：木柴約均月消耗分別為：木柴約200千克，煙煤約千克，煙煤約80千千克，液化石油氣約克，液化石油氣約30千克，煤氣約千克，煤氣約60千克。這千克。這四種燃料中的熱值最高的是四種燃料中的熱值最高的是( )A、液化石油氣、液化石油氣B、煤氣、煤氣 C、煙煤、煙煤 D、木柴、木柴AA4、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知某型號(hào)柴油機(jī)的效率是知某型號(hào)柴油機(jī)的效率是30%，在柴油機(jī)，在柴油機(jī)內(nèi)完

14、全燃燒內(nèi)完全燃燒2千克柴油能放熱千克柴油能放熱 J，這些熱通過柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外這些熱通過柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外 做做 有有 用用 功功 J。（柴油的熱值為（柴油的熱值為3.3107J/kg）6.61071.981073、航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料、航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料的，這是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有（的，這是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有（ ）A、較小的質(zhì)量、較小的質(zhì)量B、較小的密度、較小的密度C、較大的比熱容、較大的比熱容D、較大的熱值、較大的熱值D、把、把5kg40的水燒開，需要完全燃燒多的水燒開，需要完全燃燒多少少kg的干木柴？（的干木柴？（q 干木柴干木柴1.2107J/kg，外，外界為標(biāo)準(zhǔn)

15、大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）熱量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cm（t-t0）4200J/(kg0C)5kg600C =1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q= 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg245、小明家住市中心，奶奶嫌、小明家住市中心，奶奶嫌城市夏天太熱而不住他家，這城市夏天太熱而不住他家，這激發(fā)了他探究城鄉(xiāng)溫差的原因。激發(fā)了他探究城鄉(xiāng)溫差的原因。某星期天，他請(qǐng)全班同學(xué)分別某星期天，他請(qǐng)全班同學(xué)分別到選定的地點(diǎn)，于中午同一時(shí)到選定的地點(diǎn)，于中午同一時(shí)刻測(cè)出各測(cè)試點(diǎn)的氣溫，以此刻測(cè)出各測(cè)試點(diǎn)的氣溫，以此繪

16、制出圖所示的繪制出圖所示的“區(qū)域區(qū)域溫溫度度”坐標(biāo)圖。坐標(biāo)圖。 （1）圖）圖6中氣溫最低的區(qū)域中氣溫最低的區(qū)域是（是（ ）；）； 簡析該區(qū)域氣溫低簡析該區(qū)域氣溫低的主要原因：的主要原因： ( )。（2）請(qǐng)?zhí)岢鲆环N降低市中心）請(qǐng)?zhí)岢鲆环N降低市中心環(huán)境氣溫的辦法環(huán)境氣溫的辦法:( )。熱島效應(yīng)農(nóng)田農(nóng)田1 水量多，水的水量多，水的比熱容大，且農(nóng)比熱容大，且農(nóng)作物多，有一定作物多，有一定調(diào)溫作用調(diào)溫作用 2擴(kuò)大綠化面積，擴(kuò)大綠化面積，開挖人工湖或人開挖人工湖或人工水池等工水池等2.2.下面說法不正確的是（下面說法不正確的是（ ）A A燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B B人

17、類使用的能量絕大部分是從燃料的燃燒人類使用的能量絕大部分是從燃料的燃燒中獲得的中獲得的C Cl kgl kg的某種燃料燃燒時(shí)放出的熱量叫做這的某種燃料燃燒時(shí)放出的熱量叫做這種燃料的熱值種燃料的熱值D D提高燃料的利用率是節(jié)約能源的重要措施提高燃料的利用率是節(jié)約能源的重要措施解析：解析：選選C C。lkglkg的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量叫做這的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量叫做這種燃料的熱值，必須加上種燃料的熱值，必須加上“完全完全”兩個(gè)字，故兩個(gè)字，故C C錯(cuò)。錯(cuò)。C264、小林特別喜歡吃、小林特別喜歡吃“糖炒栗子糖炒栗子”他看到人們?cè)诔蠢踝铀吹饺藗冊(cè)诔蠢踝拥臅r(shí)候，往鍋里加了一些的時(shí)候，往鍋里加了一些“砂子砂