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1、 九年级物理姓名： 第十四章第二节热机的效率15 14.2 热机的效率一、想一想：人类社会的繁荣离不开能源。你知道的能源有哪些？以下图的火力发电站为例，你知道火力发电站的电能来自哪里吗？ 二、本节课你需要知道：1. 知道热值是燃料的一种特性,知道热值的定义及单位；2. 能利用热值进行燃料燃烧放热的简单计算；3. 了解热机的效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向；4. 知道提高热机效率的途径。v 知识清单1. 燃料：(1)定义：能够 而且在燃烧时放出 的物质，叫做燃料。(2)燃料的种类：1)_燃料：如木柴、煤。2)_燃料：如汽油、酒精。3)_燃料：煤气、天然气等。2.燃料的热值：(1)定义：
2、某种燃料_放出的热量与其_之比。(2)单位：_,读作_；符号： (3)氢的热值：1.4×108J/kg，意义：1 kg氢_放出的热量是_J。3.热机的效率：(1)定义：用来做_的那部分能量,与燃料 放出的能量_。(2)公式： 、Q有= 、Q总= 。(3)热机效率是 的重要指标。汽油机的效率为 ，柴油机的效率为 。(2)提高效率的方法：尽量使燃料 、减少_、设法利用 的能量探究1 燃料的热值比较一些燃料的热值,思考以下问题：燃料热值燃料热值干木柴约1.2×107J/kg柴油4.3×107J/kg烟煤约2.9×107J/kg煤油4.6×107J/k
3、g无烟煤约3.4×107J/kg汽油4.6×107J/kg焦炭3.0×107J/kg氢1.4×108J/kg木炭3.4×107J/kg煤气约3.9×107J/m3酒精3.0×107J/kg沼气约1.9×107J/m3(1)_燃料和_燃料单位是J/kg,_燃料单位是J/m3。(2)比较不同种类燃料的热值,它们的大小一般_,说明燃料的热值大小与燃料的_有关。(3)分别比较焦炭和酒精、煤油和汽油的热值,物质不同,但热值_,说明不同燃料的热值可能_。(4)根据热值的定义可知,2kg煤油完全燃烧放出的热量是_J,则质量为m的
4、某种燃料完全燃烧放出的热量Q放=_。【微思考】(1)在定义燃料的热值时,为什么要强调完全燃烧?答： (2)气体燃料完全燃烧时,放出热量的计算公式应是什么?答： 【示范题1】 现探明中国南海海底有大量的可燃冰。已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多,则相同质量的可燃冰和煤气完全燃烧,_放出的热多。1 kg的可燃冰,燃烧一半后,剩余可燃冰的热值_(选填“变大”“变小”或“不变”)。【微点拨】 (1)热值和密度、比热容等物理量性质相同,是物质本身的一种特性,它只与物质的种类有关,与燃料的质量、体积、燃料燃烧情况无关。(2)规避“两个失误点”。热值大,放出热量不一定多。不能说热值与放出热量成正比,与燃料质
5、量成反比。探究2 热机效率的计算1. 燃料完全燃烧时放出的热量。(1)固体：Q放= (q单位：J/kg)。(2)气体：Q放= (q单位：J/m3)。2. 热机效率：= 。3. 规避“失误点”：如果燃料没有完全燃烧,则不能用Q放=mq或Q放=qV计算放出的热量。【微思考】(1)热机的效率能大于或等于100%吗?为什么?答： 【示范题2】飞机的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,从喷口向后高速喷出气体,使发动机获得向前的推力,高空中某飞机获得1.6×105N的水平推力,以600 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h,需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4 0
6、00 kg,求1 h内：(1)飞机的航程。(2)发动机所做的功。(3)航空煤油完全燃烧放出的热量。(4)发动机的热机效率。燃料的热值1. 关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )A. 燃料的热值与燃料的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况无关B. 燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C. 燃料燃烧时,质量越大,热值越大D. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小2. 酒精灯内的酒精用去了一半，剩下的一半（） A. 比热容、热值均变为原来的一半 &
7、#160; B. 比热容、热值均不变C. 比热容不变，热值变为原来一半 D. 热值不变，比热容变为原来一半3. 我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢火箭
8、发动机，可以把更多的货物运上太空。这种发动机主要是因为液氢具有（ ）A较小的密度B较大的比热容C较高的热值D较低的沸点4统计三口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为：木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg。这四种燃料中哪一种燃料的热值最高？（ ）A液化石油气 B煤气 C烟煤 D木柴5汽油的热值为4.6×107J/kg,它的物理含义是完全燃烧_的汽油放出的热量为4.6×107J。6 内燃机一个工作循环有四个冲程，实现将内能转化为机械能的是_冲程。某品牌汽车每行驶100km耗油7kg，这些汽油完全燃烧要放出_J的热量。（汽油的热值
9、q=4.6×107J/kg）。7木炭的热值是3.4×107J/kg，表示_。完全燃烧500g木炭，能放出_J的热量。柴油机是工农业生产中常用的热机。已知某型号柴油机的效率为，柴油的热值为q。将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q_，这些热量通过该柴油机转化为对外所做的有用功W=_。8 质量为0.5kg的铝壶中装有10的水3kg，在标准大气压下把这些水烧开需要消耗0.05kg的煤油（煤油的热值为4.6×107J/kg）求：（1）将壶中的水烧开，水需要吸收的热量是多少？（2）煤油炉烧水的热效率是多少？（3）如使用热值是4×107J/m3的煤气去烧同样的水，
10、需要煤气多少热机效率9 关于热机的效率下列说法中正确的是（ ）A热机做的有用功越多，效率就越高B相同的两辆汽车，装满一箱油，最多能开的路程越大的效率越高C汽车开的速度越大，发动机的效率越高D热机的效率越高，做的额外功就越少10关于燃料不能被充分利用的原因，下列说法中错误的是( )A燃料很难完全燃烧 B高温烟气带走了一部分热量C散热损失了一部分热量 D燃料燃烧时产生的内能不易转化成其他形式的能量11为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（ ）A尽量使燃料充分燃烧 B尽量增加热机的工作时间C尽量减少废气带走的热量 D尽量减少热机部件间的摩擦12如图所示是用于对外做机械功的某机器的
11、能量流向图，根据图及数据判断下列说法中不正确的是（ ）A此机器可能是热机B此机器用于做有用功的效率为65%C输入100J的内能，有65J的能量浪费了D此把此机器改进，效率可以达到100%13一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25，废气带走的能量占30，摩擦等机械损耗占10，则内燃机的热机效率为_。14已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到70 ？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·)。15已知汽车发动机的输出功率为60kW，该汽车行驶
12、1h所消耗的汽油是16kg，试计算该汽车发动机的效率（q汽油=4.6×107J/kg）16某家庭需要将50kg、10的水加热到50作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8kg的煤气己知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/（kg）求： （1）把50kg、10的水加热到50需吸收的热量； （2）0.8kg的煤气完全燃烧时放出的热量； （3）煤气灶烧水的效率 一、选择题1. 关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）A. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高B. 热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多C
13、. 热机的效率越高说明做功越快D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的2. 下列关于热值的说法正确的是（ ）A. 2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B. 燃料热值越大，燃烧放出的热量越多C. 热量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3. 甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（）A甲的功率大于乙的功率B甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料C乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大D工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少4. 为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面
14、积达3×104 m2，年发电量3×106 kW·h。若这些电能由火力发电站提供(煤的热值为3×107 J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%)，则仅此一项每年可节约煤炭的质量为( )A2.0×104 kg B1.2×105 kgC3.6×105 kg D1.2×106 kg5. 下列提高热机的效率的方法中，不可行的是（ ） A. 减少各种热量损失 B. 加润滑油减少机器部件间的摩擦C. 使燃料燃烧更充分些D. 使用热值大的燃料6. 近几年煤炭价格较高，少数不法商贩将煤矸石、破碎石掺在优质煤
15、中高价销售，客户为不上当，最恰当的方法是检测煤的（ ） A温度 B质量 C热值 D比热容7. 如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）A.=×100% B.=×100% C.=×100% D.=×100%8甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，下列说法正确的是（ ）A甲种燃料比乙种燃料的热量少B完全燃烧1kg乙种燃料，刚好烧开一壶水，那么用1kg甲种燃料也能烧开这壶水C完全燃烧相同质量的两种燃料，乙种燃料放出的热量多D通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值越大90.2kg木炭完全燃烧后放出的热量的80%被5
16、0kg初温为20的水吸收，则水可以升高到多少？（已知木炭的热值为3.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg），结果保留整数）（ ） A. 32 B. 52 C. 46 D. 5010某热机效率是40%，下列说法正确的是（ ） A. 损失的60%的能量中，被废气带走的能量占主要部分 B. 它每做100J的有用功，消耗400J
17、的内能C. 它每做100J的有用功，废气带走150J的内能 D. 它每做10J的有用功，需40s的时间11古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是( )A. 增大可燃物物的热值 B. 降低可燃物的着火点C. 能使可燃物完全燃烧D. 提高了可燃物的利用率12下列事实中，最能说明燃料燃烧
18、时放出的热量跟燃料的种类有关的是（ ）A5g汽油完全燃烧比2g汽油完全燃烧时放出的热量多B4g木炭完全燃烧比4g汽油完全燃烧时放出的热量少C5g汽油完全燃烧比5g汽油不完全燃烧时放出的热量多D5g汽油完全燃烧比1g酒精完全燃烧时放出的热量多二、填空题13汽油的热值为4.6×107J/kg,现有汽油2 kg,选其中一半完全燃烧,放出的热量是_J,剩余汽油的热值是_J/kg。14热气球充气时气囊不断膨胀，受到的空气浮力 (填“变大”“变小”或“不变”)。一次充气过程中消耗了质量为2 kg热值为4.4 ×107 J/kg的天然气，这些天然气完全燃烧放出的热量为 J。152012年
19、11月28日，中石油与俄罗斯天然气公司签订合同，俄罗斯将通过东线和西线向中国供气680亿立方米。天然气燃烧时，将 化学能 转化为内能；如果完全燃烧1 m3的天然气所放出的热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将_kg的水从10 加热到沸腾；这些热量相当于完全燃烧_kg精煤放出的热量。水的比热容c水4.2×103 J/(kg·)，取热值q天然气3.78×107 J/m3，q煤3.15×107J/kg16上海大众汽车有限公司正推出氢燃料电池轿车，用氢气作燃料是利用氢气的_大的优点在标准大气压下，若氢气灶的热效率为80%，则3 kg氢气完全燃烧放出的热量可将_
20、kg的水从20加热到沸腾已知氢气的热值为1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103 J/（kg）17小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，他用一个脸盆装6 kg的水，水面的表面积为0.1 m2，经太阳垂直照射15 min，温度升高了5，则水吸收的热量为_J，这部分热量是由_能转化来的；若地表植物接收太阳能的能力与水相同，则每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为_J；若绿色植物在光合作用下每吸收1×103 J的太阳能可以放出0.05 L的氧气，那么，100 m2绿地每秒可以放出_L的氧气18 汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使
21、燃料猛烈地燃烧，将 能转化成 能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出 J的热量（q汽油=4.6×107J/kg）19如图所示是道路维修时常用的路面钻机（俗称“啄木鸟”），该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面气体推动活塞时是将_能转化为_能；“啄木鸟”中用到了柴油机，若其机械效率是40%，则完全燃烧50kg柴油对外做的有用功是_J（柴油的热值是4.3×107J/kg）20天然气是一种洁净的能源，燃烧后的产物对环境几乎没有影响，随着西气东输工程的不断完善，现在要把原来使用煤气的
22、用户改成用天然气，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据：热值q /J·m-3当地价格/元·m-3每户月平均用气量/m3更换灶具费用/元煤气约4×107960天然气约8×10715370请你决策：_（选填“A”或“B”）A继续使用煤气B更换使用天然气简单说明你作出这样决策的理由是：_。21 随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中。已知某国产轿车每行驶100km消耗8L汽油（1L10-3m3），汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg。则（1）10kg汽油完全燃烧时所产生的热
23、量是_J；（2）该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是_kg；（3）若该汽车在平直公路上行驶时受到的阻力为1000N，则此汽车发动机的效率为_。22 现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧_放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值_（选填“变大”、“变小”或“不变”） 23一台单缸四冲程汽油机，做功冲程中将_能转化为_能以汽油为燃料的某品牌小汽车行驶100 km发动机牵引力所做的功为1.15×108 J，消耗汽油10 kg，小汽车发动机的效率为_（汽油的热值q汽油=4.6×107 J/k
24、g）24现代生活中最重要的交通运输工具汽车，与我们的生活走得越来越近了。(1)某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120 cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30 cm，气体的平均压强是5×105 Pa。汽油的热值是4.6×107 J/kg，每次做功耗油0.2 g，气体一次膨胀对活塞做的功是_J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是 J；排气过程中，废气温度 ，内能 。(2)汽油机的效率很低，主要原因之一是： 三、实验探究题25在探究“比较燃料燃烧放出热量的多少”的实验中，研究酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。（1）实验中除了如下图中所用的器材外，还需要的
25、实验器材有_；实验中需要控制不变的物理量有_（2）某同学在组装实验器材时，先安装器材_（利用图甲中A、B、C表示）（3）下表是某同学1标准大气压下测的实验数据，根据实验数据他得出的结论为：质量相等的酒精和碎纸片完全燃烧后放出的热量相等。他的结论可靠吗？为什么？如何改进？答： （4）实验改进后，可以得出的结论是：相同质量的酒精与碎纸片完全燃烧时，酒精比碎纸片放出的热量_；更多的实验表明，质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量一般_，我们可以利用_来表示这一属性。（5）为了测出酒精的热值，实验前，小明用天平测出水和酒精的质量，测出酒精完全燃烧后，水的温度升高值，利用热量计算公式得出水吸收的热量，通过
26、这些数据计算出酒精的热值。这样的计算结果可靠吗？为什么？_（6）实验改进后，小明查阅资料得知，酒精的热值为3×107J/kg。实验中酒精的质量为10g，水的质量为200g，酒精完全燃烧后，水的温度从25升高到75，则在此实验中利用酒精烧水的效率为_。四、计算题26小星家的太阳能热水器，水箱容积是100L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20，然后给热水器水箱注满水，中午时温度传感器显示水箱中的水温为45。请你求解下列问题：（1）水吸收的热量c水=4.2×103J/（kg·）。（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率
27、为40%，求至少需要燃烧多少煤气（煤气的热值为q=4.2×107J/kg）。27一台柴油机的效率为25%，用这台柴油机工作时，完全燃烧2Kg的柴油可做多少有用功？（柴油的热值为3.3×107J/Kg）28某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg），煤的热值约为3×107J/kg求：（1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率 29近年来，我国部分省份开始推广使用乙醇汽
28、油，乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而成已知乙醇的热值为2.4×107 J/L，汽油的热值为3.3×107 J/L设混合后总体积不变，请计算乙醇汽油的热值为多少？30杨老师家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kWh），已知汽油的热值为4.5×107J/kg（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kWh）表示获得1kWh能量消耗0.2kg汽油）求：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？