14.2.3热机的效率

热机的效率热机的效率第十四章第十四章 第第节节柴薪柴薪煤炭煤炭石油石油天然气天然气怎样获得内能？怎样获得内能？1.1.你知道的燃料有哪些？你知道的燃料有哪些？2.2.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？思考讨论思考讨论不同燃料的放热本领不相同，怎么比较它们谁不同燃料的放热本领不相同，怎么比较它们谁的放热本领强呢？的放热本领强呢？经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个烧，煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。概念来表示燃料放出热量的本领。一、燃料的热值一、燃料的热值想想议议想想议议某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的叫做这种燃料的热值热值。国际单位：国际单位：焦每千克焦每千克；符号：；符号：J/kg。气体燃料的单位：气体燃料的单位：焦每立方米；焦每立方米；符号：符号：J/m3。1热值热值热值在数值上等于热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出某种燃料完全燃烧放出的热量。的热量。（1）定义）定义（2）物理意义）物理意义 （3）单位）单位请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。2了解燃料的热值表了解燃料的热值表热值是燃料的一种热值是燃料的一种特性特性，其大小只与，其大小只与燃燃料的种类料的种类有关，与燃料的质量（体积）、有关，与燃料的质量（体积）、放出的热量、是否完全燃烧无关。放出的热量、是否完全燃烧无关。热量的计算热量的计算为什么发射火箭上天要用氢做燃料？为什么发射火箭上天要用氢做燃料？3有关燃料燃烧放热的计算有关燃料燃烧放热的计算想一想想一想根据热值表，计算一下根据热值表，计算一下10吨吨氢氢完全燃烧放出完全燃烧放出多少焦耳的热量？多少焦耳的热量？再算算，若用再算算，若用干木柴干木柴完全燃烧来获得这些热完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？量，需要多少吨干木柴？氢的热值是氢的热值是1.4108 J/kg干木柴的热值干木柴的热值1.2107 J/kg放出热量放出热量Q=热值热值质量质量 =1.4108 J/kg 10103 kg =1.41012 J需要干木柴需要干木柴kg 101.2J/kg 101.2J 101.45712热值热值热量热量m约约120吨吨干木柴干木柴完全燃烧放出的热量等于完全燃烧放出的热量等于10吨吨氢完全燃烧放出的热量。氢完全燃烧放出的热量。练习：练习：若某个家庭预计每月使用天然气若某个家庭预计每月使用天然气4m4m3 3，这些天然气完全燃，这些天然气完全燃烧放出热量烧放出热量_J_J，相当于，相当于_kg_kg柴薪完全燃烧放柴薪完全燃烧放出的热量。（天然气的热值约为出的热量。（天然气的热值约为7.57.510107 7J/mJ/m3 3，柴薪的热，柴薪的热值约为值约为1 110107 7J/kgJ/kg）解析：解析：4m4m3 3完全燃烧放出的热量是完全燃烧放出的热量是Q Q放放=Vq=4m=Vq=4m3 37.57.510107 7J/mJ/m3 3=3=310108 8J J；柴薪的质量；柴薪的质量m=m=30kg=30kg。答案：答案：3 310108 8 30 3087Q3 10 Jq1 10 J/kg放讨论交流：讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？全部用来对外做有用功呢？由于机械转动，由于机械转动，克服摩擦等所克服摩擦等所消耗的能量消耗的能量燃料很难全部燃烧，燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能燃料的化学能不能全部释放全部释放机械传热机械传热损失一部损失一部分能量分能量热机真正热机真正转变为对转变为对外做有用外做有用功的部分功的部分废气排出带走的能废气排出带走的能量量热机热机中燃中燃料释料释放能放能量的量的主要主要走向走向示意示意图图二、热机的效率二、热机的效率 用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做出的能量之比，叫做热机的效率热机的效率。由图可知由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。料燃烧时所释放能量的一部分。热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：比值称为热机效率，即：W有有Q放放100%100%。=蒸汽机的效率只有蒸汽机的效率只有6%15%汽油机的效率为汽油机的效率为 20%30%柴油机的效率为柴油机的效率为30%45%怎样提高热机的效率？怎样提高热机的效率？使燃料充分燃烧使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失；尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术；在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。外消耗的能量。议一议议一议 提高热机效率，节约能源，减少污染提高热机效率，节约能源，减少污染热机的效率是热机性能的重要指标热机的效率是热机性能的重要指标1.1.关于燃料的热值说法正确的是（关于燃料的热值说法正确的是（）A A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B B燃料的热值与燃料的种类有关燃料的热值与燃料的种类有关C C燃料的热值与燃料的多少有关燃料的热值与燃料的多少有关 D D燃料的热值与上面三个因素都有关燃料的热值与上面三个因素都有关B B2.2.下面说法不正确的是（下面说法不正确的是（）A A燃料燃烧时，将化学能转化为内能燃料燃烧时，将化学能转化为内能B B人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的C Cl kgl kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值值D D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施提高燃料的利用率是节约能源的重要措施C C3.3.下列提高热机效率的方法中，不可行的是（下列提高热机效率的方法中，不可行的是（）A A减少各种热损失减少各种热损失 B B加润滑油减少机器各部件之间的摩擦加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C C充分利用废气的能量，如建热电站充分利用废气的能量，如建热电站 D D采取少消耗总能量的办法采取少消耗总能量的办法D D能量的转化和守恒能量的转化和守恒第十四章第十四章 第第节节拉长的橡皮筋拉长的橡皮筋你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？山巅的危石山巅的危石运动的足球运动的足球西藏羊八井地热池西藏羊八井地热池 食食 物物 太阳光太阳光认识能量认识能量1来回迅速摩擦双手。来回迅速摩擦双手。2用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片的纸片。观察观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化？化？你还能举出一些你认为发生了能量转化的例你还能举出一些你认为发生了能量转化的例子吗？子吗？请说出你认为发生的能量转化。请说出你认为发生的能量转化。想想做做想想做做一、能量的转化一、能量的转化各种形式的能可以互相转化各种形式的能可以互相转化机械能转化为机械能转化为内能内能 机械能转化为机械能转化为电能电能电能转化为机械能电能转化为机械能电动机带动水泵把电动机带动水泵把地下水送到地面地下水送到地面水电站里水轮机水电站里水轮机带动发电机发电带动发电机发电钻木取火钻木取火光能转化为电能光能转化为电能各种形式的能可以互相转化各种形式的能可以互相转化化学能转化为化学能转化为内能内能光能转化为光能转化为化学能化学能植物吸收太阳光植物吸收太阳光进行光合作用进行光合作用燃料燃烧时发热燃料燃烧时发热光太阳能电池光太阳能电池尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？尝试一下，按图中给出的实例，你能做些补充吗？（1）拿一个弹力小球由手中释放，观察小球拿一个弹力小球由手中释放，观察小球的运动情况。的运动情况。（2）结合小球在地面弹跳的频闪照片，想一想，）结合小球在地面弹跳的频闪照片，想一想，为什么它的高为什么它的高度会逐渐降低？是度会逐渐降低？是否丢失了能量？减否丢失了能量？减少的机械能到哪去少的机械能到哪去了？了？二、能量守恒定律二、能量守恒定律做做想想议议做做想想议议能量守恒定律能量守恒定律大量事实表明大量事实表明，能量既不会凭空消灭，也不能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。移的过程中，能量的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。定律之一。1滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？守能量守恒定律吗？讨讨 论论2有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机永动机。这种机器有可能制成这种机器有可能制成吗？吗？一种设想中的永动机一种设想中的永动机讨讨 论论指出下列各种现象中，能量是如何转化的？指出下列各种现象中，能量是如何转化的？电风扇工作电风扇工作 _能转化为能转化为_能。能。点燃的蜡烛点燃的蜡烛 _能转化为能转化为_能。能。双手摩擦双手摩擦 _能转化为能转化为_能。能。白炽灯发光白炽灯发光 _能转化为能转化为_能。能。电电机械机械化学化学光光机械机械内内电电光光流星穿过大气层时会变得炽热流星穿过大气层时会变得炽热 _能转化为能转化为_能。能。将一块冰放在地面上拖，冰会熔化将一块冰放在地面上拖，冰会熔化 _能转化为能转化为_能。能。反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高 _能转化为能转化为_能。能。擦燃火柴擦燃火柴 _能转化为能转化为_能。能。水电站发电水电站发电 _能转化为能转化为_能。能。水蒸气对活塞做功水蒸气对活塞做功 _能转化为能转化为_能。能。机械机械内内机械机械内内机械机械内内机械机械内内机械机械电电内内机械机械1一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后颗子弹，子弹没有击中目标，最后 下落陷在土地中。下落陷在土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。火药的化学能火药的化学能燃气的内能燃气的内能子弹的机械能子弹的机械能空气、土地的内能空气、土地的内能练一练练一练2请从能量转化的角度具体说明以下效率的意请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。义。某太阳能电池工作时的效率是某太阳能电池工作时的效率是16 某电动机工作的效率是某电动机工作的效率是83 某锂电池充电时效率是某锂电池充电时效率是99 某柴油机工作的效率是某柴油机工作的效率是35 某电热水器工作的效率是某电热水器工作的效率是87 太阳能电池把接收到的太阳辐射的能量的太阳能电池把接收到的太阳辐射的能量的16转化为电能。转化为电能。练一练练一练一、燃料的热值一、燃料的热值 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比之比 单位：焦每千克，符号：单位：焦每千克，符号：J/kgJ/kg二、热量的计算二、热量的计算 Q放放=mq三、热机效率：三、热机效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比。的能量之比。一、多种形式的能量一、多种形式的能量二、能量守恒定律二、能量守恒定律能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式形式转化转化为其他形式，或者从一个物体为其他形式，或者从一个物体转移转移到其他物体，到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变保持不变。C1对于燃料的热值，下列说法中，属于正确对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是理解的是()A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比比 B燃料没燃烧时就没有热值燃料没燃烧时就没有热值C就某种确定的燃料而言，它的热值是一个就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关无关D容易燃烧的燃料热值一定大容易燃烧的燃料热值一定大练一练练一练2.关于热机效率，下列说法正确的是：多选关于热机效率，下列说法正确的是：多选()A热机效率越高，即热机做的有用功多热机效率越高，即热机做的有用功多 B热机效率越高，即热机的功率越大热机效率越高，即热机的功率越大 C要提高热机效率，就要尽量减少各种能量要提高热机效率，就要尽量减少各种能量 损失，并且要保证良好的涧滑损失，并且要保证良好的涧滑 D提高热机效率，有利于环保减排提高热机效率，有利于环保减排 C D练一练练一练3能量守恒是自然界的基本规律之一，下列能能量守恒是自然界的基本规律之一，下列能量转化过程中，属于内能的转移的是（量转化过程中，属于内能的转移的是（）A用电灯照明用电灯照明 B光合作用光合作用 C用暖水袋取暖用暖水袋取暖 D天然气的燃烧天然气的燃烧 C练一练练一练4.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能内能B用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能C高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化角度来看，是机械能与内能的相互转化D滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能痕迹，是内能转化为机械能C练一练练一练