142热机效率-2023-2024学年九年级物理全册举一反三（原卷版）（人教版）

14.2热机效率（原卷版）本节学习目标1.知道热值的概念；2.会进行热值的简单计算；3.了解热机效率的概念以及提高热机效率的途径；4.会进行热机效率的简单计算。要点一热值及其相关计算热值（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）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。【要点诠释】（1）燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：①燃料的种类；②燃料的质量；③燃料是否充分燃烧。（2）燃料完全燃烧放出热量的计算公式：，其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。【例】（2023·龙东）某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该汽油机每分钟做功__________次。如果完全燃烧500g汽油放出的热量是__________J。（汽油的热值是4.6107J/kg）【变式1】（2023·宜昌）近些年来，国家大力提倡开发各种绿色可再生能源，助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。如图所示是宜昌某风电场，总装机容量5×104kW，年发电量9000万度。问：（1）该风电场年发电时间可达多少小时？（2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要多少吨煤？（煤的热值为3.0×107J/kg）【变式2】（2023·扬州）如图所示，在估测薯片热值的实验中，小军设计了两种对水加热的方式：方式一：薯片在烧杯中燃烧；方式二：薯片在燃烧皿中燃烧。（1）两种加热方式中合理的是______；在进行实验时，要让薯片充分燃烧，操作是______；（2）用天平量取水，并测出一片薯片的质量，用以上选取的方式燃尽薯片，并用温度计测出水升高的温度，所测出的薯片热值偏______，原因是______。【变式3】（2023·南京）使用天然气有助于碳中和目标的实现，天然气燃烧过程中，将化学能转化为______能，用天然气灶将质量为2.2kg，初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是______J；若烧水的效率为42%，此过程中完全燃烧天然气______kg。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）；天然气热值为4.4×107J/kg]要点二热机效率及其计算1.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：。2.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）。要点诠释：（1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。（2）提高热机效率的途径：①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。【例】（2023·随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）A.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高；B.由乙图可知该汽油机的效率是30%；C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值；D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值【变式1】（2023·荆州）某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是______J，该燃气热水器烧水的效率是______。[已知水的比热容为，水的密度为，煤气的热值为]【变式2】（2023·鄂州）小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊，用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，燃烧了0.025m3天然气，则水吸收的热量为___________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为___________。（天然气的热值为4×107J/m3）【变式3】（2023