第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护（配套课件）-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级上册物理同步教案（沪科版）

第四节 热机效率和环境保护 第十三章 内能与热机 1 1 .能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。 2 .对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的途径。 3 .能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响，能大致说出燃料内能的利用与人类社会关系。 4.能了解内能的利用和环境保护的关系，能激发起环境保护的意识。 学 习 目 标 2 新 课 引 入 柴薪 石油 煤炭 天然气 柴薪、煤炭、石油和天然气能给我们生活带来什么？ 固体燃料 草木、煤炭等 液体燃料 石油、酒精、汽油等 气体燃料 煤气、天然气等 一、燃料的热值 各种燃料 新 课 讲 解 不相同，因为不同的燃料燃烧放出的热量的本领不相同。 用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，相同时间内水升高的温度相同吗？这说明什么？ 想一想 答案 燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量和燃料的种类有关 大量实验表明： 1.同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比 。 2.相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。 什么是完全燃烧呢? 完全燃烧—— 就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。 总结 想一想 不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？ 为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。 热值 想一想 无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义为 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，表示的含义为1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。 1.定义 2.单位及符号 3.意义 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这种燃料的热值。 热值的符号：q 单位：J/kg（或J/m3） 请从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。 思考： 柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？ (2) 3 kg 的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？ 3.3×107J/kg×3kg=9.9×107J q柴油=3.3×107 J/kg，1千克的柴油完全燃烧时放出的热量为3.3×107J 想一想 燃料完全燃烧时放出热量 想一想：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？ 解：查表可知，汽油的热值：4.6×103J/kg 汽油质量：500g0.5kg 完全燃烧时放出热量： 4.6×103J/kg×0.5kg2.3×103J 总结 燃料燃烧计算公式 固体和液体燃料： 气体燃料： 2.完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量？ 思考： 1. 1kg的干木柴热值和0.5kg干木柴热值是否一样？ 1. 热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？ 认识燃料热值表 2. 燃料没有完全燃烧，燃料的热值会不会发生改变？ 25kg 一样 不改变 热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 二、热机效率 用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？ 燃料的 内能 ④燃料不能完全燃烧 ① 散热 ②加热煤气灶壁 水吸收 的热量 ③ 加热水壶 12 内燃机中能量损失： 　　对外做的用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，叫做热机的效率。 ④燃料不能 完全燃烧 有用机械能 燃料的 内能 ②克服机器的摩擦 ① 散热 ③ 废气带走 常见热机的效率 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30% 柴油机的效率为30%~45% 提高热机效率的途径 ①使燃料充分燃烧； ②尽量减少各种热损失； ③在热机的设计和制造上，采用先进的技术； ④使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 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及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。 想一想 三、环境保护 热机的发展和应用推动了社会的快速发展。热机在能的转化过程中会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中可能造成哪些环境污染。 热机的利用带来的环境污染 ⑴废气污染 控制热机对环境的污染 ⑵噪声污染 ⑴ 控制废气排放总量； ⑵ 提高汽油、柴油的品质； ⑶ 开发污染少