九年级物理第十四章第一节热机

四、燃料的利用率：
1、炉子的效率： 有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完
全燃烧放出的热量之比。
公式：η= Q吸 Q放 Cm1△t = mq
例题4、把10kg40℃的水烧开，需要完全 燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的 热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压， 并且燃料完全燃烧放出的热量有50％被 水吸收）
m1=Q放/q=1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg

Q Q
吸 放
四、燃料的利用率： 上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤 完全燃烧放出的热量为4.05×107J，实际放 出的热量是4.05×107J吗？为什么？水实际
吸收的热量呢？
水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。
六、热机效率：
汽油机的效率：20~30% 柴油机的效率：30~45%
• 一单缸四冲程汽油机转速1200r/min 则每秒钟完成多少个冲程？做功多少 次？
三、燃料的热值：
1、燃料的种类很多，可分为固体燃料、 液体燃料和气体燃料。
2、燃烧相同质量的不同燃料，放出 的热量不同。
三、燃料的热值：
3、燃料的热值：1kg某种燃料完全燃
物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放 出的热量是3.9×107J
燃料完全燃烧放出的热量Q放=vq
三、燃料的热值：
一些燃料的热值
干木柴 约1.2×10 7/(J· kg -1) 柴油 3.3×10 7 /(J· kg-1)
烟煤 约2.9×10 7/(J· kg-1) 煤油 4.6×10 7 /(J· kg-1) 无烟煤 约3.4×10 /(J· kg ) 汽油 4.6×10 /(J· kg ) 焦炭 3.0×10 7 /(J· kg-1) 木炭 3.4×10 7 /(J· kg -1) 酒精 3.0×10 7 /(J· kg -1) 氢 1.4×10 8 /(J· kg-1)
-3 7 -1 7 -1
煤气 约3.9×10 7 /(J· kg-3) 天然气 (7.1～8.8) ×10 /(J· m )
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三、燃料的热值： 燃料燃烧放热计算： Q=mq
例一、小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的
烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量
（烟煤的热值q=2.7×107J/kg)?
3.内燃机的启动
内燃机不能自行启动。开始运转时， 要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲 轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机 才能自己工作。
1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞， 不同点 而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2 ．燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而 柴油机的燃料是柴油。 3 ．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的 混合气体，柴油机只吸进空气。 4 ．点火不同：汽油机属点燃式点火，柴 油机属压燃式点火。
1. 完全燃烧15千克热值是 3.4×107J/Kg 的木炭，能产生多少热量？
想要获得这些热量,需要完全燃烧多少千 克氢气?(q氢=1.4 ×108J/Kg)
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例题3、把5kg40℃的水烧开，水需要吸收多少 热量？需要完全燃烧多少kg的干木柴？（干木 柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压， 燃料完全燃烧放出的全部被水吸收） 解： Q吸=cm（t-t0） 0C)×5kg×600C=1.26 ×106J； =4200J/(kg· Q放＝Q吸
汽 油 机
燃烧，产生
高温高压的 燃气，推动
活塞向下运
动，并通过 连杆带动曲
轴转动。
相同点
1．基本构造和主要部件的作用相似。
2 ．每个工件循环都经历四个冲程：吸气 冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3 ．四个冲程中，只有做功冲程对外做功 ，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4 ．一个工作冲程中，活塞往复两次，飞 轮转动两周，做功一次。
烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
4、热值的单位：J/kg 5、热值的符号：q 燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的 质量、是否完全燃烧无关
(J/m3)
木炭: 3.4×107J/kg
物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出 的热量是3.4×107J
燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq
煤气: 3.9×107J/m3
进气门和排气门都关 闭，活塞向上运动，燃料 混合物被压缩，压强增大 ，温度升高。
机械能转化为内能。
做功冲程
在压缩冲程末尾 ，火花塞产生电火花 ，使燃料猛烈燃烧， 产生高温高压的燃气 ，推动活塞向下运动 ，并通过连杆带动曲 轴转动。 内能转化为机械能。
Hale Waihona Puke 排气冲程进气门关闭，排气
门打开，活塞向上运动
燃 烧 后 的 废 气
3，对于四冲程的柴油机和汽油机， C,D ］ 下列说法正确的是 ［ A.第一冲程进入气缸里的都是燃料 的混合物 B.第二冲程末都需要点火，燃料才 能燃烧 C.第三冲程都是燃气推动活塞做功 D.第四冲程都是将废气排出
谢谢！
，把废气排出气缸。
2、柴油机的构造
火花塞 喷油嘴 进气门 活塞 排气门 气缸
连杆 曲轴
点火方式： 压燃式
在压缩 冲程末，从
点火方式： 引燃式
在压
缩冲程末尾 ，火花塞产 生电火花， 使燃料猛烈
喷油嘴喷出
的雾状柴油 遇到热空气
柴 油 机
立即猛烈燃
烧，产生高 温高压的燃 气，推动活 塞向下运动 ，并通过连 杆带动曲轴 转动。
四、燃料的利用率：
提高热机效率的途径和节能方法： （l）尽可能减少各种热损失，如保证良好 的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量； (2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用
率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又
供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利
用率大大提高。
课堂练习：
1，如图1表示内燃机工作循环中 的一个冲程，从气门的启闭和活 塞的运动可判断这 是 吸气 冲程。
应用：热机
1、热机：能够将燃料的化学能通过燃烧转化 为内能，又通过做功，把内能转化成机械能的 机器 2、原理：化学能
3、分类： 热机 外燃机 汽油机 柴油机
燃烧
内能
做功
机械能
内燃机
热机的种类
蒸气机、内燃机、汽轮机、 蒸汽机 喷气发动机、火箭等
蒸汽机火车
汽轮机
内燃机
内燃机
飞 机 上 的 空 气 喷 气 发 动 机
解：Q=mq=1.5kg×2.7×107J/kg =4.05×107J 答：这些煤完全燃烧放出的热量为 4.05×107J
例2、用家用燃气热水器烧水洗澡，假如 洗一次澡要用掉天然气0.14m3. 问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少 焦的热量？(q=8×107焦耳/米3) Q=vq(气体燃料）
练习:
热机
一、内能的获得：
通过燃料的燃烧，将燃料内部的化学能转化 为内能。
二、内能的利用：
1、直接加热物体
二、内能的利用：
2、利用内能做功 内能转化为机械能
能功化燃 将为料 内内燃 能能烧 转，将 化又化 为通学 机过能 械做转
演示实验:P135：
现象:软木塞冲出;管口有“白气”产生. 说明:
水蒸汽对木塞做功,内能减少,它的温度 下降,水蒸汽液化成小水珠. 工作时：内能转化为机械能
火箭上的火箭喷气发动机
三、内燃机种类
(1)汽油机
(2)柴油机
1、汽油机工作原理
当活塞由汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
进气门打开，排气 门关闭。活塞由上端向 汽 油 下端运动，汽油和空气 和
空 组成的燃料混合物从进 气
气门吸入气缸。
压缩冲程
四、燃料的利用率：
2、提高燃料利用率，节约能源
1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大 送风量。 2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：
四、燃料的利用率：
3、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热量之比，叫热机的 效率。
燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量
散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗 的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提 高热机效率，可提高燃料的利用率。