13.4 热机效率和环境保护 -2022-2023学年沪科版九年级物理上学期

13.4热机效率和环境保护 1 第一步：知识回顾 第一步：交流探究 环节1:师友探究 环节1:师友探究 第一步：知识回顾 环节1:师友回顾 师友自学，找出下列问题答案 5min 1.热机的定义，内燃机的定义以及种类有哪些？ 2.汽油机的构造是怎样的？ 3.汽油机的工作原理是什么？ 4.柴油机的构造和工作原理？ 5.汽油机和柴油机的不同点？ 环节2:教师检查 第二步：交流探究 第一步：交流探究 环节1:师友探究 课堂目标 环节1:师友探究 第二步：交流探究 环节1:师友探究 师友自学，找出下列问题答案 5min 1、什么叫热值？热值符号？热值单位？ 2、求算燃料燃烧释放热量的公式？ 3、理解不同物质热值的物理意义？ 4、热机效率？如何提高热机效率？ 5、了解各种热机的机械效率？ 它们都离不开 。 燃料燃烧的过程是 能转变为 能的过程。 燃料 化学 内 第二步：交流探究 环节1：师友探究 1、燃料的热值 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料可分为三种 思考：日常生活中常用到的燃料有哪些？ 常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。 第二步：交流探究 环节1：师友探究 柴：约200kg； 家用煤（蜂窝煤）：约90kg； 液化石油气：约30kg。 一个四口之家使用某种 燃料时的月消耗量。 讨论： 木柴、煤炭、液化石油气在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？ 第二步：交流探究 环节1：师友探究 质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是 的。 （1）定义： （2）单位： 某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比叫做燃料的热值。 J/kg（J/m3） 固体和液体燃料 气体燃料 燃料的热值（q) 不同 第二步：交流探究 环节1：师友探究 Q=mq Q：燃料完全燃烧释放出的热量 ｑ：燃料的热值 ｍ：燃料的质量 燃料的热值 质量为m的燃料完全燃烧释放的能量是： （3）公式： 第二步：交流探究 环节1：师友探究 燃料的热值 无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示: 1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。 液化气的热值为4.9×107J/m3，表示: 1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。 （4）热值表： 第二步：交流探究 环节1：师友探究 强调： 同种燃料热值相同，不同燃料热值不同。热值是燃料的一种特性，反映了燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小，同种燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关。 第二步：交流探究 环节2：教师点拨 例题：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3×107J/Kg ） 已知： m=4Kg, q=3.3×107J/Kg 求: Q 解: Q=mq =4Kg×3.3×107J/Kg =1.32×108 J 答:完全燃烧释放的热量为1.32×108 J 第二步：交流探究 环节1：师友探究 2、热机效率 讨论交流：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？ 热机中燃料释放能量的主要走向示意图 克服摩擦消耗能量 部分燃料未完全燃烧 机械传热损失能量 废气排出带走能量 转化为对外做有用功的能量 第二步：交流探究 环节1：师友探究 热机效率 （1）定义：热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即： 　　　　　　η = W有 Q放 ×100% 由图可知，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。 第二步：交流探究 环节1：师友探究 讨论：怎样提高热机效率？ 提高热机的效率主要途径是减少热机各种能量损失。具体措施为： （1）使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)； （2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）； （3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。 （4）内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间 汽油机的效率为 20%~30% 蒸汽机的效率只有6%~15% 柴油机的效率为30%~45% 第二步：交流探究 飞机上的喷气式发动机50﹪~60﹪ 环节1：师友探究 想一想 热机的效率能达到100%吗？为什么？ 　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条件