第14章第2节热机的效率导学案_初物_人教版初中物理初二三同步讲义习题练习八九年级电子资料word素材_20250116_181533_A017——人教版初中物理初二三教案讲义专项练习八九年级电子版word资料

学习目标： 1．建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有 关燃料放热的简单计算。 2．了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率 的意义所在。。 学案导学 知识点一：燃料的热值 1.燃料的热值 燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同；要得到相同的热量，需要的各种燃料的质量不同。为了表征 燃料的这种特性，我们引入了热值的概念。 热值中的“值”含有“价值”的意思，即燃料燃烧的价值。每种燃料都有自己的热值，不同的燃料热值 不同。热值仅与燃料的种类有关，与燃料的质量及燃烧情况无关。如焦炭的热值为3.0×107J/kg，那么不管焦炭 的质量是多少，是否完全燃烧，甚至是否燃烧，它的热值都是3.0×107J/kg，但是燃料燃烧放出的热量与燃料的 质量和燃烧情况有关。 2.燃料完全燃烧放热的多少 热值（q）是1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量，那么 m千克燃料完全燃烧所释放的热量就是 ，它和物体温度降低向外放热是不同的，任何物体温度降低时都要放出热量，其热量可以用 Q mq 放 Q cmt t来计算，而只有求燃料在燃烧时所放出的热量才能用 Q mq 来计算。 放 0 放 比如1kg煤油温度从50℃降低到49℃所放出的热量为： Q mq=Q cmt t=2.1103J／(kg℃)1kg(50℃49℃)2.1103J ， 放 放 0 而1kg煤油完全燃烧时放出的热量为： Q mq=1kg4.6107J /kg 4.6107J 。 放 对于气体燃料，热值是以 为单位的，所以燃料完全燃烧放热的公式为： J /m3 Q Vq 放 【典型例题1】 汽车油箱的汽油用掉一半后，关于油箱内汽油的说法正确的是（ ） A．它的质量变为原来的一半 B．它的密度变为原来的一半 C．它的热值变为原来的一半D．它的比热容变为原来的一半 【答案】A 【解析】 密度、热值、比热容都是物质的物理属性，它们与物质的种类有关，与物质的多少无关。质量是物体的物理属 性，与物质的多少有关。汽车油箱中的汽油用掉一半后，汽油的质量减少一半，但密度、热值和比热容是不变 的。正确的选择是A。 【典型例题2】氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点．氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg的氢 气可放出 J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (大于／等于／小于)14． 3×107J／kg． 【答案】7.15×107；等于 【解析】 知道氢气的质量和热值，根据Q=mq求出完全燃烧0.5kg的氢气放出的热量；燃料的热值是燃料的一种特性， 不会随着质量的改变而改变． 完全燃烧0.5kg氢气放出的热量： Q=mq=0.5kg×14.3×107J/kg=7.15×107J， ∵燃料的热值是燃料的属性，不会随着质量的改变而改变， ∴若一罐氢气用去了一半后，剩余氢气的热值不变，仍为14.3×107J/kg． 【针对训练1】关于燃料的热值下列说法正确的是（ ） A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．容易燃烧的燃料的热值一定大 C．煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多 D. 0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大 【答案】D 【解析】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值；热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种 类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，选项 A不正确；热值大小与燃料是否容易燃烧无关，选项B不正确；燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的 热值和质量都有关系，因此热值大的燃料不一定放出的热量多，选项C错误；燃料的热值只与燃料的种类有 关，与燃料的质量无关，所以0.5kg煤油和1.5kg煤油的热值一样大，选项D说法正确；故选D。 【针对训练2】中学生参加一次长跑，身体消耗的能量大约为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55㎏的干 木柴才能得到，则干木柴的热值为 。 【答案】1.2×107J/kg【解析】 ∵Q 放 =mq，∴ q= Q 放 = 6.6106J =1.2107J／kg m 0.55kg 知识点二：热机的效率 如下图所示，燃料的化学能由于各个环节的能量损失，不可能全部转化成有用的机械 能，所以像简单机械的效率一样，热机的效率不可能是100%，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放 出的热量之比，就是热机的效率。 W Pt 在已知热机的功率和运行时间的情况下，热机的效率 有 = ，若已知牵引力和机车运动的距离，则热 Q mq 放 W Fs 机的效率 有 = 。 Q mq 放 【典型例题】小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给 出的信息，计算该内燃机的效率为 。 【答案】30% 【解析】热机的效率是用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的热量之比，所以图示内燃机的效率为： 133%30%7%30% 。 【针对训练1】汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注．在汽车发动机的设计过程中，既 要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题． [汽油热值为4.6×107 J/kg，汽油密度为 0.7×103 kg/m3]。10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？若发 动机输出的功率为6×104 W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到1%）[来 【答案】10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧可以释放出3.22×108J的能量，此汽车发动机的效率是34%． 【解析】 知道汽油的体积，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧放热公式求汽油燃烧可以释放的能量 （总能量）；知道发动机的输出功率和工作时间，利用W=Pt可求有用功，再利用效率公式求发动机的效率， V=10L=0.01m3，m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01 m3=7kg， Q =mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J， 放 t=30min=1800s，W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J， W 1.08108J   34%． Q 3.22108J 放 今日感悟