【最新】九年级物理全册 第十四章 内能的利用 第2节 热机的效率同步课件 （新版）新人教版-（新版）新人教级全册物理课件

1、第十第十四四章章 内能的利用内能的利用 初中物理（人教版）初中物理（人教版）九年级 全一册知识点一燃料的热值知识点一燃料的热值1.燃料的热值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数值1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量单位焦每千克,即“J/kg”公式q=,其中Q表示燃料完全燃烧放出的热量,m表示燃料的质量,q表示该燃料的热值物理意义表示燃料完全燃烧时放热本领大小的物理量Qm2.燃料完全燃烧时放出的热量的计算燃料完全燃烧时放出的热量的计算(1)固体和液体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=mq。其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J;m表示燃料的质量,单位是kg;q表示燃料的热值,

2、单位是J/kg。(2)气体燃料完全燃烧时放出的热量:Q放=Vq。其中Q放表示燃料完全燃烧放出的热量,单位是J;V表示燃料的体积,单位是m3;q表示燃料的热值,单位是J/m3。例例1 (2018湖南益阳中考)下列关于热值的说法正确的是()A.2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值B.燃料热值越大,燃烧放出的热量越多C.燃料燃烧不完全时热值变小D.燃料的热值是燃料本身的特性,与其他因素无关解析解析燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度、质量都无关,故A、C错误;燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量和是否完全燃烧有关,故B错误;热值是燃料本身的特性,与其他因素无关,不同的物质热值一般不同,故D正

3、确。答案答案D知识点二热机的效率知识点二热机的效率定义用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比叫做热机的效率公式=(其中W有表示用来做有用功的能量,Q总表示燃料完全燃烧放出的能量)物理意义热机效率表示了使用热机时对燃料的利用率的高低,因此热机效率是描述热机性能的一个重要指标。例如:两辆相同型号的汽车,以相同的速度行驶相同的路程,耗油少的那辆,效率就比较高说明由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1,汽油机的效率为20%30%,柴油机的效率为30%45%。柴油机的效率比汽油机的效率高,这主要是因为柴油机的构造和工作过程与汽油机有所不同,柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度比

4、汽油机更高提高方法(1)使燃料充分燃烧;(2)尽量减少各种热量损失;(3)在热机的设计和制造上,采用先进的技术;(4)使用时注意保养,保证良好的润滑,合理调整运动零件之间的间隙,减小因克服摩擦阻力而消耗的能量WQ有总例例2 (2017湖南益阳中考)为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是()A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间解析解析 A热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机内部各部

5、件间的摩擦都可以提高热机效率BCD增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,不能提高热机的效率答案答案D题型一燃料燃烧及其相关计算题型一燃料燃烧及其相关计算例例1 (2017四川眉山中考)在四冲程汽油机工作过程中,实现内能转化为机械能的是 冲程;完全燃烧500 g汽油释放出的热量是 J(汽油的热值为4.6107 J/kg)。解析解析在内燃机的压缩冲程中,活塞压缩气体做功,使气体的内能增大,温度升高,机械能转化为内能;做功冲程,高温、高压气体对活塞做功,自身内能减小,活塞机械能增加,即将内能转化为机械能;完全燃烧500 g汽油放出的热量为Q=mq=0.5 kg4.6107 J/kg=2.3107

6、 J。答案答案做功2.3107 点拨点拨本题主要考查对热机各冲程特点的了解和对热值计算公式的理解和掌握,是基础性题目。题型二热机效率及其相关计算题型二热机效率及其相关计算例例2 (2019贵州遵义月考)近年来,汽车逐步走进了普通百姓的家庭。(1)现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机。如图14-2-1所示的汽油机正处在 冲程;图14-2-1(2)由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗,现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源,其中普通汽油体积占90%,乙醇(即酒精)体积占10%。某型号汽车使用上述乙醇汽油在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引

7、力为920 N,每行驶100 km耗油10 kg。则10 kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量是多少焦?(乙醇汽油的热值q=4.6107J/kg)(3)该车此时的效率为多少?(4)请写出使用乙醇汽油的好处是什么?(写出一条即可)解析解析(1)进气门和排气门均关闭,活塞由下向上运动,所以为压缩冲程;(2)10 kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=10 kg4.6107 J/kg=4.6108 J;(3)牵引力做的功W=Fs=920 N1105 m=9.2107 J,该车此时的效率为=20%;(4)使用乙醇汽油的好处之一是污染小。WQ789.2 10 J4.6 10 J点拨点拨在做热学计算题时,首先

8、要弄清题目所描述的是怎样的物理过程,在这个物理过程中涉及哪些物理量,应标清要计算的是哪个物体在哪个过程中吸收(或放出)的热量,燃料燃烧放出的热量是全部被物体吸收,还是部分被物体吸收。然后确定好研究对象,选取适当的公式,代入已知量,求出待求的物理量。答案答案(1)压缩(2)4.6108 J(3)20%(4)污染小知识点一燃料的知识点一燃料的热值热值1.(2017山东泰安岱岳三模)2017年4月22日12时23分,天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成自动交会对接,这是天宫二号自2016年9月15日发射入轨以来,首次与货运飞船进行交会对接。天舟一号拥有两个独立设计的推进剂储箱,内有特制的燃料

9、,对燃料要求()A.有较多的热量 B.有较大的内能C.有较大的比热容 D.有较大的热值答案答案D 天舟一号的两个独立设计的推进剂储箱分别储存的是燃料液态氢和助燃剂液态氧,采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料相比,液态氢可以释放出更多的热量。2.(2019山东济南商河期中月考)表是一些燃料的热值J/kg,下列判断正确的是()A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值B.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大C.现代火箭使用液态氢作燃料,是因为它具有较大的热值D.热机使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高无烟煤3.4107 煤油4.6107焦炭3.0107汽油4.6

10、107酒精3.0107氢1.4108答案答案C 热值是燃料的特性,与燃料的燃烧情况无关,故A错误;热值是燃料的特性,与燃料燃烧放出热量的多少无关,故B错误;由于氢的热值比较大,燃烧相同质量的燃料时,氢放出的热量更多,所以现代火箭使用液态氢作燃料,故C正确;热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,与燃料的热值无关,故D错误。选C。3.(2018陕西宝鸡渭滨清姜路中学月考)干木柴的热值是1.2107 J/kg,它的物理意义是 ;完全燃烧2 kg干木柴放出的热量为 J;干木柴用掉一半后热值 (填“变”或“不变”)。答案答案1 kg的干木柴完全燃烧时放出的热量是1.2107 J2

11、.4107不变解析解析 干木柴的热值为1.2107 J/kg,它的物理意义是1 kg 的干木柴完全燃烧时放出的热量是1.2107 J;完全燃烧2 kg干木柴放出的热量为Q放=qm=1.2107 J/kg2 kg=2.4107 J;热值是燃料的特性,不随质量改变而改变,因此用掉一半,剩下干木柴的热值仍然是1.2107 J/kg。知识点二热机的效率知识点二热机的效率4.(2017江苏江阴文林中学月考)小彤家使用的是瓶装液化气,每瓶中装入的液化气质量为21 kg(液化气的热值取5107 J/kg),(1)21 kg的液化气完全燃烧,释放的热量是多少?(2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用,

12、那么散失的热量是多少?(3)小彤想节约能源、降低能耗,若将上述散失的热量全部利用起来,可以把多少千克温度为20 的水加热到100 ?解析解析(1)21 kg液化气完全燃烧释放热量:Q放=mq=21 kg5107 J/kg=1.05109 J;(2)整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用,那么散失的热量应该占液化气完全燃烧释放热量的40%,散失的热量为:Q散失=Q放40%=1.05109 J40%=4.2108 J;(3)由题知,Q散失=Q吸=c水m水(t-t0),可得水的质量:m水=1 250 kg。0()Qctt吸水834.2 10 J4.2 10 J/(kg) (10020 )答案答案(

13、1)1.05109 J(2)4.2108 J(3)1 250 kg(2019安徽芜湖繁昌月考)甲、乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,其意义是()A.甲消耗的燃料一定多于乙消耗的燃料B.甲柴油机所做的有用功少于乙柴油机所做的有用功C.乙将燃料完全燃烧放出的能量转变成有用功的那部分能量的比例比甲大D.甲的功率大于乙的功率答案答案C 虽然甲的效率比乙低,但不清楚两台柴油机做功多少的情况下,无法确定谁消耗的燃料多,故A错误;由于总功不能确定,所以有用功不能确定,故B错误;甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低,说明乙柴油机用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的百分比大,故C正确;功率是表示物体做功快慢

14、的物理量,与热机的效率是两个完全不同的概念,故D错误。选C。1.(2019安徽芜湖繁昌月考)关于燃料的热值,下列说法中正确的是( )A.某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值B.甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多,则甲的热值一定比乙的大C.燃料的热值越大,则燃料燃烧时放出的热量越多D.汽油的热值是4.6107 J/kg,其值的大小和燃烧的质量的多少无关答案答案D 1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量在数值上等于这种燃料的热值,故A错误;甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多,但没有说明质量相同,则甲的热值不一定比乙的大,故B错误;燃料的热值大,但燃料不一定完全燃

15、烧,且质量不定,放出的热量不一定多,故C错误;燃料的热值是燃料的特性,与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关,故D正确。选D。2.(2018福建龙岩上杭期中)如图14-2-1所示表示的是汽油机的能量流向,对照此图,下列说法不正确的是() 图14-2-1A.废气的排放所占比例最大,减少该部分能量损失可有效提高热机效率B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率C.该汽油机的效率为73%D.该汽油机的能量利用率为27%答案答案C废气带走了大部分的能量,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,故A说法正确;冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量,所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利

16、用率,故B说法正确;该汽油机的热机效率为=97%-33%-30%-7%=27%,故C说法错误,D说法正确。3.(2018河北中考)有如图14-2-2所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)图14-2-2答案答案全部燃烧化学能较小解析解析比较两种不同燃料热值的实验中,同时点燃相同质量的燃料后,需等待燃料充分燃烧,通过观察相同质量的同种液体中温度计的示数变化来比较两

17、种燃料热值大小;燃料燃烧时将化学能转化为内能;相同质量的不同物质,在吸收相同热量的情况下,比热容小的物质温度升得高,所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显。4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。答案答案1.2107不变解析解析由Q放=mq可得,干木柴的热值为q=1.2107 J/kg;热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2107 J/kg。Qm放66.6 10 J0.55kg

18、(2017辽宁大连中考)某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从10 加热到60 ,完全燃烧了0.21 m3的煤气。已知水的比热容为4.2103 J/(kg),煤气的热值为4107 J/m3。试求:(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少?(2)水吸收的热量是多少?(3)该热水器烧水的效率是多少?答案答案(1)8.4106 J(2)4.2106 J(3)50%解析解析(1)煤气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.21 m34107 J/m3=8.4106 J;(2)水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)20 kg(60 -10 )=4.2106 J;(3)该热水器烧水的效率

19、:=50%。QQ吸放664.2 10 J8.4 10 J1.(2018北京昌平临川育人学校月考,9,)关于燃料的热值,下列说法正确的是()A.容易燃烧的燃料,热值一定大B.煤的热值大于干木材的热值,煤燃烧放出的热量一定比干木材放出的热量多C.燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料答案答案C 热值是燃料的一种特性,与燃料的种类有关,热值大小与燃料是否容易燃烧无关,故A错误;煤的热值大于干木材的热值,说明完全燃烧相同质量的煤和干木材,煤放出的热量多,但不能说明烧煤比烧干木材产生的热量多,因还与质量等有关,故B错误;燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的燃烧程度无

20、关,故C正确;效率是指利用的热量与完全燃烧放出热量的比值,与热值无关,故D错误。2.(2018四川达州模拟,30,)小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶,在额定功率下行驶1小时至少需要 L汽油(汽油的热值为3.5107 J/L);若行驶的速度为72 km/h,则汽车受到的阻力为 N。答案答案121 750解析解析小汽车以额定功率匀速直线行驶1 h牵引力所做的功:W=Pt=3.5104 W3 600 s=1.26108 J。完全燃烧汽油放出热量Q放= Vq,小汽车发动机的效率=,所以Q放=W,Vq=W, V=12 L;72 km/h=20 m/s,由W=F

21、s得汽车发动机的牵引力:F=1 750 N,因为汽车在平直公路上匀速行驶,所以汽车受到的阻力为f=F=1 750 N。WQ放Wq871.26 10 J30% 3.5 10 J/ LWsWvt81.26 10 J20m/s 3 600s3.(2018甘肃临泽二中月考,25,)随着生活条件的改善,小明家住上了新楼房,新楼使用的是天然气。小明想:将一壶水烧开究竟需要用多少天然气呢?他通过实践收集如下数据:水壶里放入2 000 cm3、20 的水,大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气的热值为8107 J/m3。气压为1标准大气压,c水=4.2103 J/(kg)(1)烧开这壶水,水需要吸收多少热量

22、?(2)如果小明家天然气炉具的效率是40%,则烧开这壶水,需要燃烧多少m3的天然气?答案答案(1)6.72105 J(2)2.110-2 m3 解析解析(1)m水=V水=1.0 g/cm32 000 cm3=2 000 g=2 kg,水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)2 kg(100 -20 )=6.72105 J;(2)Q放=1.68106 J,V=2.110-2 m3。Q吸56.72 10 J40%Qq放6731.68 10 J8 10 J / m(2018四川眉山模拟,34,)以下说法正确的是()A.物体吸收热量,温度一定升高B.热机的大量使用有利于环境的

23、保护C.燃料的热值与燃料的质量没有关系D.热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程答案答案C物体吸收热量,温度不一定升高,比如晶体熔化过程中,吸热但温度不变,故A错误;热机在使用时会排放出一些有害的气体,造成环境污染,故B错误;热值跟燃料的种类有关,与燃料的质量无关,故C正确;热机工作过程中,压缩冲程机械能转化为内能,做功冲程内能转化为机械能,故D错误。选C。1.(2018湖南株洲中考,2,)木炭的热值为3.4107 J/kg,它表示1 kg木炭()A.具有3.4107 J的热量B.具有3.4107 J的内能C.完全燃烧对外做功3.4107 JD.完全燃烧放出热量3.4107 J答案答案D

24、木炭的热值是3.4107 J/kg,它的物理意义是:1 kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4107 J。故A、B、C错误,D正确。2.(2017山东枣庄中考,7,)如图14-2-3是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是() 图14-2-3A.25% B.35% C.40% D.75%答案答案B 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,所以,由内燃机的能量流向图可得,内燃机的热机效率:=1-25%-40%=35%。故选B。3.(2017湖北咸宁中考,12,)2017年5月18日,我国宣布在南海进行的可燃冰试采获得成功。可燃冰是一种固态晶体,在常温常压下会迅速 (填

25、物态变化)为气态。它的热值约为1.41010 J/m3,2 m3的可燃冰完全燃烧后可放出 J的热量,若这些热量60%被水吸收,可以将 kg的水从0 加热到100 。c水=4.2103 J/(kg)答案答案升华2.810104104 解析解析 可燃冰在常温常压下会迅速变为气态,此过程为升华过程;2 m3的可燃冰完全燃烧释放的热量为Q放=Vq=2 m31.41010 J/m3=2.81010 J,水吸收的热量为Q吸=Q放=60%2.81010 J=1.681010 J,由Q吸=cm(t-t0)可得,加热水的质量为m=4104 kg。Qct吸水1031.68 10 J4.2 10 J/(kg) (1

26、000)4.(2018四川南充中考,13,)某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min,在1 s内,汽油机完成了 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量 J。(q汽油=4.6107 J/kg)答案答案152.3107 解析解析 四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈,完成四个工作冲程,做功1次,四冲程汽油机的飞轮转速为1 800 r/min,所以1 s内,飞轮转30圈,共15个工作循环,60个冲程,做功15次。500 g=0.5 kg,汽油完全燃烧产生的热量为Q放=mq=0.5 kg4.6107 J/kg=2.3107 J。5.(2018湖南衡阳中

27、考,29,)2017年6月10日,作为中国大陆核电的发源地秦山核电基地安全运行100堆年(一座核反应堆运行一年为一堆年)。从被誉为“国之光荣”的秦山核电站1991年12月15日投入运行开始,秦山核电基地一直保持安全稳定运行,目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0 t,减排二氧化碳约40.6 t、二氧化硫约0.2 t,氮氧化物约0.8 t。秦山核电基地目前共有9台运行机组,年发电量约500亿千瓦时,是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地。下列(1)(2)题答案用科学记数法表示(1)13.0 t烟煤如果完全燃烧,放出的热量为多少J。(烟煤的热值为2.9107 J

28、/kg)(2)假设13.0 t烟煤在煤炉中完全燃烧,放出的热量部分被水吸收,可以使4105 kg的水从20 升高到100 ,求水吸收的热量为多少J。c水=4.2103 J/(kg)(3)求煤炉加热水的热效率。第(3)题结果保留两位有效数字答案答案(1)3.771011 J(2)1.3441011 J(3)36%解析解析 (1)13.0 t烟煤如果完全燃烧,放出的热量:Q放=mq=13.0103 kg2.9107 J/kg=3.771011 J;(2)水吸收的热量:Q吸=c水m水t=4.2103 J/(kg)4105 kg(100 -20 )=1.3441011 J;(3)煤炉加热水的效率:=3

29、6%。QQ吸放11111.344 10 J3.77 10 J(2018山东泰安中考,14,)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5 min 45 s,消耗燃油1.5 kg,已知汽车的牵引力是2 000 N,燃油的热值为4.6107 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是()汽车行驶速度是20 km/h消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9107 J汽车牵引力做功的功率是30 kW汽车发动机的效率是20%A.只有和 B.只有和C.只有和 D.只有和答案答案D汽车的行驶速度:v=72 km/h,故错误;消耗的燃油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=1.5 kg

30、4.6107 J/kg=6.9107 J,故正确;因为匀速行驶,所以汽车受到的牵引力:F=f=2103N,该汽车牵引力所做的功:W=Fs=2103 N6.9103 m=1.38107 J,该汽车牵引力做功的功率:P=40 000 W=40 kW,故错误;该汽车发动机的效率:st6.9km1(5 6045)h3 600Wt71.38 10 J5 60s45s=20%,故正确。选D。WQ放771.38 10 J6.9 10 J(2019云南文山州广南月考)为比较酒精和汽油热值的大小,小小制订了以下实验方案:(1)取质量相同的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯。(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相同的水加热(烧杯质量也相同)如图14-2-4所示。(3)通过观察水温的变化,由此判断两种燃料热值的大小。请根据小小的设计方案回答:当两灯的燃料完全燃烧完后,甲装置中温度计读数是80 ,而乙装置中温度计的读数是90 。由此判断 的热值比较大