13.4 热机效率和环境保护 课件---2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第十三章 内能与热机 第4节 热机效率和环境保护 24007 想一想 发射人造卫星、宇宙飞船所用的火箭要用液态氢和液态氧做燃料。你知道这是为什么？为什么不用汽油、柴油做火箭燃料？ 液态氢气储罐 新知导入 24007 1、从能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义、单位及计算。 2、通过能量的转化和转移，认识并会正确计算热机效率。 3、知道提高热机效率的主要途径。 4、知道热机与环境保护的关系。 学习目标 24007 人类所利用的燃料有哪些？ 合作探究 一、燃料的热值 新知学习 知识讲解 24007 一级标题：黑体， 4 合作探究 ①图片中的各种燃料都具有什么能呢？ 燃料燃烧过程中能量如何转化？ 知识讲解 24007 一级标题：黑体， 5 ②相同质量的不同燃料释放热量的多少相同吗? ③不同燃料燃烧释放热量的能力一样吗? 合作探究 知识讲解 24007 一级标题：黑体， 6 【提出问题】根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？有哪些事实来支持你的观点，并进行分析。 日常生活中，常见的燃料有煤、木柴、天然气、液化气、酒精、汽油、柴油，在农村还有农作物的秸秆，有些地区还用牛粪作为燃料。若一个四口之家使用不同的燃料供家庭使用，如烧水、做饭等，请同学们估计，一个月如果使用木柴需要多少千克？如果使用煤（蜂窝煤）需要多少千克？如果使用液化气需要多少千克？如果使用秸秆需要多少千克？ 研究相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？ 24007 分析讨论得出：约需要木柴200 kg，煤90kg，液化气30kg，秸秆400kg。使用不同的燃料，消耗量是不同的，这是什么道理？ 【分析论证】 ①不同的燃料燃烧释放热量的能力是不一样的。根据实验发现1kg的煤燃烧释放出的热量是1kg木柴燃烧释放出的热量的两倍多。 ②怎么比较燃料燃烧放出热量的能力呢？ 可以采取比较物体密度大小的方法：即取体积1m³的物体，比较质量的大小。 把所有燃料都取1kg，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少。 24007 物理学中用热值来描述不同燃料燃烧释放热量的能力的不同。 热值的大小与燃料的质量、燃烧情况无关，只与燃料的种类有关。 对于热值你是怎样理解的？ 知识讲解 24007 热值的单位： 热值计算公式： Q=mq（固态或液态燃料） Q=Vq（气态燃料） J/kg（固态或液态燃料） J/m3（气态燃料） 知识讲解 24007 常见燃料的热值 燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1) 干木柴 1.2×107 酒精 3.0×107 氢气 1.4×108 烟煤 2.9×107 柴油 4.3×107 甲烷 5.6×107 无烟煤 3.4×107 汽油、煤油 4.6×107 乙烷 5.2×107 焦炭 3.0×107 原油 4.4×107 木炭 3.4×107 液化石油气 4.9×107 24007 ①热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 ②热值表示燃料的燃烧特性、化学能转化为内能的本领大小。热值大，说明相同质量（或体积）的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，即化学能转化成的内能多。 ③热值与燃料的种类有关：同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 ④完全燃烧的含义：是指燃料烧完、烧尽，只有在完全燃烧时放出的热量与所用燃料质量之比才是这种燃料的热值。 理解热值 24007 1. 热机燃料的燃烧 热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。图是热机中燃料能量的主要走向示意图。 由图可见，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。 二、热机效率 24007 2. 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所释放的能 量的比值称为热机效率。 （2）公式 η 或 η 其中W有用表示对外做的有用功，Q放表示燃料完全燃烧所释放的能量。 （3）物理意义 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 24007 3. 提高热机效率的主要途径 （1）减少燃烧过程中的热量损失 如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间。蒸汽类热机，常将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧。这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些。 （2）尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 给汽车发动机加润滑油 24007 4. 一些热机的效率 各种热机的效率是不同的。如推动世界上第一次工业革命的蒸汽机，其效率只有 6%～15%，汽油机的效率为 20%～30%，柴油机的效率为 30%～40%，而喷气式飞机上的发动机的效率能达到50%～60%。 蒸汽机效率 6%～15% 汽油机效率为20%～30% 喷气式飞机发动机效率 能达50%～60% 24007 动画讲解——《热机的效率 》 24007 想一想 热机的使用促进了人类的发展，但促进发展的同时，也给人类的生存带来一定的负面效应，请大家阅读教材并联系自己的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响？ 环境污染主要包括废气污染和噪声污染。 三、环境保护 知识讲解 24007 一级标题：黑体， 18 交流 从燃料角度分析环境的保护问题，结合我们的生活，为了保护环境，应该怎样从我做起？ 知识讲解 24007 一级标题：黑体， 19 热机效率和 环境保护 1.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。热量的计算公式是:Q= mq 2.热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值,叫热机的效率。 3.了解热机使用会污染环境，要控制热机对环境造成的污染。 课堂小结 24007 1.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是( ) C A. 没有燃烧的燃料，热值等于零 B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大 C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 随堂练习 24007 21 2.关于热机的效率，下列说法正确的是( ) B A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多 B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C. 热机的效率越高说明做功越快 D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械 摩擦损失的 24007 22 3.无烟煤的热值是 ,其表示的意义是： ________________________________________。如 果要获得的热量,需要完全燃烧___ 的无烟煤。 无烟煤完全燃烧放出的热量是 5 24007 23 4.一名成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为 ，这些能量 相当于 的干木柴完全燃烧放出的热量，则干木柴的热值为 _______________。用掉一半干木柴后，干木柴的热值为_______________。 24007 24 5.如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安 全，为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入固体酒精，当 固体酒精燃烧完后，锅中的水温度从升高到了 。已知 固体酒精的热值为 ，水的比热容是 。 规律方法综合练 24007 25 （1）求固体酒精完全燃烧放出的热量。 [答案] 固体酒精完全燃烧放出的热量： 。 （2）求水吸收的热量。 [答案] 水吸收的热量： 。 规律方法综合练 24007 26 （3）求固体酒精炉的热效率。 [答案] 固体酒精炉的热效率： 。 （4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。 [答案] 固体酒精不能完全燃烧，而且加热过程中有热量的损失。 规律方法综合练 24007 27 Lavf58.45.100 $$