14.1《热机》导学案 2022-2023学年人教版九年级全一册物理

14.1《热机》导学案
一、知识导入
1. 什么是热机？
热机是利用热能将机械能转换为工作的装置。

热机按其工作方式可分为两类，分别是热力循环型热机和热力稳态型热机。

•热力循环型热机：热机周围有相互作用的两个恒温热源，其中一个为高温热源，另一个为低温热源。

热机从高温热源吸收热量，部分热量转化为机械能，剩余热量释放到低温热源，形成循环。

•热力稳态型热机：热机与外界无相互作用的热源，热机不断从热源吸热，一部分转化为机械能，另一部分以热量的形式散失到热源之外。

2. 热机的工作原理是什么？
热机的工作原理基于热量的传递和转化。

热机通过两个热源之间的温度差，使热量从高温热源流向低温热源，利用热量的转移将机械能产生出来。

热机的工作过程包括吸热、做功和放热三个阶段。

•吸热：热机从高温热源吸收热量，使工作物体温度升高。

•做功：热量的一部分转换为机械能，使工作物体做功。

•放热：热机将剩余的热量释放到低温热源，使工作物体温度下降。

二、热机的效率
热机的效率定义为输出的机械能与输入的热能之比，通常用符号η表示。

热机的效率由于热机本身的运行特点，存在一个理论上的最大值，即卡诺效率。

卡诺效率只与热机的工作温度有关，与热机的具体工作物质无关。

卡诺效率公式如下：
η = 1 - Tc/Th
其中，η表示热机的效率，Tc表示冷源的温度，Th表示热源的温度。

热机的效率取决于两个热源的温度差，当温度差越大时，热机的效率越高。

热机的效率通常用百分比表示。

三、练习题
1.如果一个热机的热量输入为600 J，输出的机械能为400 J，求该热机的效率。

答案：根据效率的定义，效率等于机械能输出与热量输入之比，即效率 = 400 J / 600 J = 0.67，所以该热机的效率为67%。

2.已知一个热机的热源温度为400 K，冷源温度为200 K，求该热机的卡诺效率。

答案：根据卡诺效率的公式，卡诺效率等于1减去冷源温度与热源温度之比，即卡诺效率 = 1 - 200 K / 400 K = 1 - 0.5 = 0.5，所以该热机的卡诺效率为50%。

以上就是本次导学案的内容，希望能对大家理解《热机》有所帮助。

如果还有疑问，请及时向老师提问。