13.4热机效率和环境保护 导学案 ---2024-2025学年沪科版物理九年级上学期

13.4 热机效率和环境保护 导学案 班级 姓名 。。 【学习目标】 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热的本领不同，建立燃料设热值的概念。 2.能利用燃料的热值表儿计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。 3.了解热机工作时能量的主要流向，对热机效率有初步的认识 【预习思考】 1、你知道挑选汽车时有一个考虑标准叫做百公里综合油耗吗？为什么汽车之间油耗不同？ 2、为什么城乡渐渐统一使用天然气做饭和取暖，而摒弃了曾经的柴火灶和蜂窝煤炉？ 【旧知链接】 1.水沸腾的条件是： 和 2．改变内能有两种方法： 和 【收获新知】 知识点1　燃料的热值 定义 某种燃料 放出的 与所用该燃料的 之比 数值 等于 某种燃料 放出的热量 单位 ，单位的符号是 公式 ， 其中Q表示 ， m表示 ， q表示 注意 同种燃料的热值 ，不同燃料的热值一般 1.燃料的热值是物质本身的一种 ，它只与 有关，与燃料是否燃烧、燃烧是否充分 。 2.如果用q表示燃料的热量，m表示燃料的质量，则完全燃烧该燃料时放出的热量：Q＝ 。其中m的单位是 ，q的单位是 ，Q的单位是 。 3.对于气体，人们还使用完全燃烧某气体所释放的 与 之比来描述气体的热值，因此有 ，q的单位是 。 4.热值的物理意义：表示1 kg的某种燃料完全燃烧时所放出的热量的多少(燃料为气体时，表示1 m3的某种燃料完全燃烧时所释放的热量的多少)。如： 木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示 ； 天然气的热值为4.4×107 J/m3，表示 ； 5.同种燃料的热值 (例如：干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值 )，不同种燃料的热值一般 。 6.燃料燃烧过程：把燃料的 能转化为 能。 知识点2　热机效率与环境保护 1．热机运动中，对外做的 与 的比值称为热机效率。 2．计算公式：η＝ ；其中W有表示 ，Q总表示 。 3．热机能量损失主要有：燃料没有 ，排出的废气温度很高，损失了大部分能量；内燃机气缸等部件吸收热量损失了一部分能量；克服内燃机各部件之间的 做功损失了一部分能量。提高热机效率的方法有：使燃料燃烧更充分一些；减少热量损失；保证部件间良好润滑，减小摩擦。 4．环境保护 (1)热机造成的环境污染包括两方面： ①大气污染，主要是燃料燃烧和化工厂排放造成大气污染； ②噪声污染主要是热机以及热机带动的机器产生的噪声。 (2)保护环境，控制和减少大气污染的措施： ①改进燃烧设备，加装消烟除尘设备以减少烟尘排放。 ②提高燃料利用率。如采取集中供热、普及天然气、煤气的使用、提高机动车燃油标准。 ③充分开发利用无污染能源，如：利用太阳能、风能、水能、地热能等。 ④在内燃机排气管上安装消音器，减小噪声污染。 ⑤大力植树造林。 【巩固提升】 1.关于热机的效率，下列说法中正确的是(   ) A.热机做的有用功越多，效率就一定越高 B.热机做功越快，效率就一定越高 C.热机做一定的有用功耗费的燃料越少，效率就一定越高 D.热机消耗的燃料越少，效率就一定越高 2.有关热机效率的说法正确的是（    ） A. 用热值大的燃料，就能提高热机效率                B. 多燃烧一些热值大的燃料，就能提高热机效率 C. 无论用什么方法，都不能提高热机效率            D. 无论用什么方法，都不能是热机效率等于或大于1 3.2016年8月，我国发射了全球首颗量子卫星，为了纪念墨子，这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”．发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有（　　） A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较低的沸点 D.较高的热值 4.下列有关物理量与质量的关系，说法正确的是 　　 A.同一地点，物体所受重力大小与质量无关 B.同种物质，物质的密度大小与质量无关 C.同一高度，物体的重力势能大小与质量无关 D.同种燃料，燃烧放出的热量多少与质量无关 5.如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（    ） A.35％ B.25％ C.40％ D.75％ 6.汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%．机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　） A. 2.76×104J                        B. 3.22×104J                        C. 0.92×104J          D. 2.3×104 J 7.为体现低碳经济理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104 m2， 年发电量3×106 kW·h(1 kW·h＝3.6×106 J)。若这些电能由火力发电站提供(煤的热值为3×107 J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%)，则仅此一项每年可节约煤炭的质量为(   ) A.2.0×104 kg B.1.2×105 kg C.3.6×105 kg D.1.2×106 kg 8.某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出以下几种提高炉子效率的建议，不应采纳的是（　　） A. 鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧           B. 向炉内多加些煤，加大火力 C. 煤磨成粉，用空气吹进炉膛                                 D. 用各种办法增大受热面积 9.下列说法正确的是(      ) A. 汽油机的压缩冲程使汽车获得动力 B. 冬天，搓手取暖是利用了热传递改变内能 C. 燃料质量大，放出的热量越多，热值就越大 D. 给车胎打气，打气筒壁变热是利用做功改变内能 10.燃烧甲、乙两种燃料，甲放出的热量比乙多，则 (    ) A. 甲的质量一定大           B. 甲的热值一定大           C. 甲的比热容一定大           D. 条件不足无法判断 11.关于热学知识，下列说法正确的是（   ） A. 在热传递过程中，吸收热量的物体温度升高        B. 春天来了，桃花盛开，处处闻花香，这是扩散现象 C. 液体很难被压缩，说明分子间有引力                   D. 热值高的燃料，燃烧放出的热量多 12.某热机效率是40%，下列说法正确的是（  ） A. 损失的60%的能量中，被废气带走的能量占主要部分     B. 它每做100J的有用功，消耗400J的内能 C. 它每做100J的有用功，废气带走150J的内能                  D. 它每做10J的有用功，需40s的时间 13.航空母舰上的飞机起飞时，由于跑道距离有限，可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度，我国正在加紧研制这项技术力争在后续的航母中投入使用，蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能，转化效率约为9%，对于蒸汽弹射以下说法正确的是（   ） A. 功率大、效率高             B. 功率大、效率低             C. 功率小、效率高             D. 功率小、效率低 14.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3 600转/分，该柴油机活塞1s对外做功________次．若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是________J．（q柴油=4.3×107 J/kg） 15.氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点，火箭中运用了液态氢做燃料．已知氢气的热值为1.4×108J/m3 ， 表示的意义是_________________________________．完全燃烧5m3氢气放出的热量是________J．若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值________（填“增大”“减小”或“不变”）． 16.2017年5月5日，承载国人大飞机梦想的C919大型客机在上海浦东国际机场成功首飞。制造C919大型客机要用密度________（填“大”或“小”）而强度大的材料；飞机发动机使用的是航空燃料，某航空燃料的密度是778.6kg/m3 ，其热值q＝4.4×107J/kg，某次试验飞行一小时，用去航空燃料的质量5吨，如果这燃油完全燃烧放出热量________ J，剩下航空燃油密度________（填“变小”“不变”“变大”）。 17.天然气是一种清洁燃料，盐城市部分公交车和出租车开始使用天然气来代替柴油或汽油。天然气是________ (填“可再生”或“不可再生”)能源，天然气与煤气相比，其优点之一是天然气的热值________ （选填“较大”或“较小”），已知天然气的热值为7×107J/m3 ， 其意义为________ ，某汽车消耗2L天然气所释放的热量为________ J(假设天然气完全燃烧)。 18.如图所示为燃气炉烧水时的情景，这个过程中，燃气燃烧将________能转化为________能，汽油机在________冲程有类似的能量转化，之后通过________的方式将水加热．如果这个过程水吸收了1.26×106J的内能，这些能量能使________kg初温为20℃的水加热到沸腾．[一标准大气压，c水=4.2×103J/（kg•℃）]． 19.我市所有出租车已使用天然气来代替燃油．天然气是一种清洁燃料，它是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源．某出租车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量________J，这些热量可使质量为________kg的水由20℃升高到100℃[天然气的热值为4.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]． 20.如图，在玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能________，这与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同；若汽油机飞轮的转速为1800r/min，在1min内，汽油机做功________次，完成________个冲程． 21.如图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料质量都是10g，杯内液体质量和初温也相同，那么： 第22题图 （1）小华为了比较不同物质吸热升温的特点，应选择________两图所示的进行实验． （2）小明为了比较不同燃料的热值，应选择________两图所示的进行实验．小明利用选好的装置进行实验，同时点燃燃料后，对两只烧杯内的液体加热，记录液体燃烧相同时间所升高的温度，小明采用的实验方案存在明显的设计缺陷，请你帮他指出来．________． 22.如图是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置.用同一套装置加热并不断搅拌质量相等的煤油和水. （1）要完成该探究实验除了图中所示的器材外还需要的测量工具有天平和________. （2）小明记录数据的表格如下，可知:他是用________相同比较________的方法来完成探究实验的. 加热时间/min 0 0.5 1 1.5 2 … 温度/℃ 煤油 水 （3）实验后小明查表知水的比热容为 4.2×10 3J/(kg℃)则500g 水温度升高20 ℃吸收的热量是________J，若这些热量由酒精完全燃烧获得则至少要消耗________g酒精.(酒精的热值为 3.0×107 J/ kg) （4）在受太阳照射的条件相同时内陆地区昼夜温差比沿海地区________ ，这是因为干泥土和水相比________较小. 23.小王学习热值之后，设计了实验来探究酒精和碎纸片热值的大小。 （1）实验装置如图甲、乙所示，你认为途中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器材的安装顺序是________（选填“由下而上”或“由上而下”）。 （2）为保证实验结论可靠且方便比较，小王同学应让酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量以及两个烧杯的质量都应保持________。 （3）实验数据记录如下表： 根据表中数据，计算出碎纸片的热值是________J/kg。 （4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏________（选填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：________。 24.某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤．[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），无烟煤的热值是3.4×107J/kg]，求： （1）锅炉内200kg的水吸收的热量是多少J？ （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少J？ 25.羊杂汤的主要制作步骤是熬汤，在水中放入羊骨、羊肉、羊杂，用大火将水煮至沸腾，然后转用文火续煮沸．若煮一锅羊汤需要加水10kg，羊骨、羊肉、羊杂三者共4kg，水、羊骨、羊肉、羊杂的初温都是20℃，在标准大气压下，将这锅羊汤烧开需用掉2kg木材（设木材完全燃烧）．[水的比热容c1=4.2×103J/（kg•℃），羊骨、羊肉、羊杂的平均比热容c2=3.5×103J/（kg•℃），木材热值q=1.2×107J/kg]，求： （1）木材完全燃烧放出的热量． （2）羊骨、羊肉、羊杂吸收的热量． （3）本次熬汤的加热效率． 26.某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气．已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）．求： （1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量； （2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量； （3）煤气灶烧水的效率． 1 学科网（北京）股份有限公司 $$