14.2 热机的效率(第1课时) 导学案- 2023-2024学年人教版物理九年级全册

第 2节　热机的效率(第1课时) 课程标准 课程标准(2022年版) 本节要点 从能量转化的角度认识燃料的热值． 1.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义. 2.了解燃料的热值．(重点) 3.掌握燃料热值的有关计算．(重难点) 比较不同燃料的放热能力 1．演示实验：探究煤油和酒精的放热能力 如图所示，有两套完全相同的装置甲、乙，烧杯中加入质量和初温都相同的水，再在甲、乙的燃烧器皿中分别加入质量相 2.同的煤油和酒精，待燃料都完全燃烧后记录两支温度计的示数．其中一次数据如下： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 酒精 25 34 (1)燃烧等质量的燃料，给质量相等的水加热，通过比较水升高的温度可判断燃料放热的多少，这种方法叫做转换法． (2)根据数据得出结论：质量相同的煤油和酒精，煤油完全燃烧放出的热量多，即放热能力强． 实验提示： (1)在比较不同燃料放热能力的实验中，水的质量相等．目的：通过比较水升高的温度比较水吸收的热量，从而比较燃料放出的热量． (2)燃料的质量要相同，但加热时间可以不同，即加热时间对该实验没有影响． 3.热值的概念 为了表示燃料的放热能力，我们将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热值，用符号q表示，单位为焦每千克(或焦每立方米)，符号是J/kg(或J/m3)． 小结 1.热值是表示燃料在完全燃烧时放热本领大小的物理量，热值越大，完全燃 烧相同质量的燃料时，放出的热量越多． 2．热值的计算公式为q＝， 变形式为Q放＝mq、m＝. 4.下表中列出了某些物质的热值，下列判断正确的是(　C　) 酒精 3.0×107 J/kg 液氢 1.4×108 J/kg 焦炭 3.0×107 J/kg 焦炉煤气 1.7×107 J/m3 汽油 4.6×107 J/kg 沼气 1.9×107 J/m3 A．燃烧2 g焦炭放出6×107 J的热量 B．燃烧3 m3沼气放出9×107 J的热量 C．火箭利用液氢做燃料，是因为它的热值较大 D．2 kg焦炭的热值是1 kg焦炭的两倍 小结 　　热值是燃料本身的一种属性，一般不变，只与燃料的种类有关，与放出的热量、质量和燃料是否完全燃烧无关(比如：1 kg煤和1 t煤的热值一样)． 5.若加满95号汽油的汽车由佛山开到珠海后剩了半箱油，则剩下油的质量、密度、比热容和热值的情况是(　D　) A．质量、密度、比热容和热值均保持不变 B．密度变为原来的一半，比热容和热值不变 C．热值变为原来的一半，密度和比热容不变 D．质量变为原来的一半，比热容和热值不变 与燃料燃烧放热有关的计算 1．求燃料放出的热量时，从公式Q放＝mq和Q放＝Vq中选取． (1)燃料的热值q的单位为J/kg时，计算燃料燃烧放出的热量时用公式：Q放＝mq. (2)燃料的热值q的单位为J/m3(燃料为气体)时，计算燃料燃烧放出的热量时用公式：Q放＝Vq. (3)单位：Q—焦耳(J)、m—千克(kg)、V—立方米(m3)、q—焦每千克(J/kg)或焦每立方米(J/m3)． 2．与比热容有关的综合计算． 燃料燃烧放热还经常与物质吸热综合起来进行计算． 6.如图所示，“长征五号B”运载火箭首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机．煤油的热值为4.6×107 J/kg，完全燃烧2 kg煤油放出的热量为多少？ 解：完全燃烧2 kg煤油放出的热量 Q放＝mq＝2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×107 J 答：完全燃烧2 kg煤油放出的热量为9.2×107 J． 7.一个成人参加一次马拉松长跑消耗的能量为1.32×107 J．这些能量需要完全燃烧多少千克的干木柴才能得到？(q干木柴＝1.2×107 J/kg) 8.如图所示，我国是世界上第一个对可燃冰实现安全可控开采的国家．假设1 m3可燃冰分解后，可释放出200 m3的天然气．已知q天然气＝3.57×107 J/m3，则1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量是多少？ 解：由题可知，1 m3可燃冰分解后，可释放出200 m3的天然气，这些天然气完全燃烧产生的热量 Q放＝Vq天然气＝200 m3×3.57×107 J/m3＝7.14×109 J 答：1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量是7.14×109 J． 9.用天然气灶给水加热，在标准大气压下，把质量为10 kg、温度为15 ℃的水加热到沸腾．则： (1)水吸收了多少热量？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：在标准大气压下，水沸腾的温度为100 ℃，水吸收的热量 Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃－15 ℃)＝3.57×106