13.4 第四节　热机效率和环境保护 教案----- 2024-2025学年沪科版物理九年级上册

　　第四节　热机效率和环境保护 　　　 　　　　　 1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料热值的概念。 2.能利用燃料的热值表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,大致说出提高热机效率的途径。 重点:掌握热值的概念和单位,根据热值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量。 难点:理解热值的实际物理意义及有关热值的计算。 【新课导入】 视频导入 火箭能够直入苍穹离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。发射火箭使用的燃料,与汽车、火车的燃料有什么不同,为什么使用不同的燃料,你知道其中的道理吗? 复习导入 人要生存,离不开能量,机器要运转,也离不开能量,而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一,而燃料的燃烧正是这一来源的主要途径。下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题。 【课堂探究】 1.燃料的热值 常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、氢气等,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?固体、液体和气体燃料的热值有何异同? (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。(固体、液体)  (2)某种燃料完全燃烧放出的　热量　与所用该燃料的　体积　之比。(气体)  2.热值的计算 【思考】 ①由热值的定义我们知道:1 kg的干木柴完全燃烧释放出1.2×107 J的热量;那么质量为m kg的干木柴完全燃烧释放出多少热量,怎么计算? ②气体燃料通常不用质量而用体积,因此计算气体燃料放热时,公式应该怎么写? 固体、液体 气体 公式 Q=　mq　  Q=qV 单位 J/ kg J/m3 符号 Q:燃料完全燃烧释放 　的热量 m:燃料的质量 q:燃料的热值 Q:燃料完全燃烧释放 　的热量 V:燃料的体积 q:燃料的热值 3.热机的效率 观察如图所示的汽车的能流图,讨论一下,能量的分配情况。 热机在工作时,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失掉。例如: (1)燃料未能完全燃烧。 (2)废气带走很大一部分能量。 (3)一部分能量消耗在散热上。 (4)克服摩擦做功。 因此,真正能转化为对外做功的能量只是燃料燃烧时所释放的能量的一部分。 【结论】 (1)热机效率定义:热机转变为有用功的能量与　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=×100%,其中W有表示用来做　有用功　的能量,Q总表示燃料　完全燃烧　放出的能量。  1.关于燃料的热值,以下说法正确的是(C) A.燃料燃烧时,质量越大,热值越大 B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 C.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关 D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 2.我国新一代运载火箭——“冰箭”采用无毒、无污染的液氢液氧推进剂,属于绿色环保大型液体运载火箭。全箭总长约60米,芯级直径达到5米,捆绑四枚3.3米直径的液氧煤油助推器,与国际上主流运载火箭的运载能力相当。使用液态氢原因是液态氢具有(C) A.较大的比热容 B.较低的沸点 C.较大的热值 D.较高的凝固点 3.下列关于热机效率、燃料热值、物体内能、比热容的说法正确的是(C) A.热机所用燃料的热值越大,效率越高 B.热机做功越多、效率越高 C.为了防止热机过热,通常采用水来降温是利用水的比热容大的特性 D.物体的内能越大、温度越高 4.甲乙两台柴油机,甲的效率低于乙的效率,意义是(C) A.甲的功率大于乙的功率 B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大 D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 5.现探明我国南海海底有大量的可燃冰,已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多,则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气,燃烧　可燃冰　放出的热量多,1 kg的可燃冰,燃烧一半后,剩余可燃冰的热值　不变　,比热容　不变　。(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)  6.小虎家使用的是燃气热水器,已知燃气的热值为4.0×107 J/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1.0×103 kg/m3。在一个标准大气压下,小虎用热水器给初温为15 ℃的水加热到45 ℃,共获得40 L的热水,用去0.2 m3燃气。计算: (1)这些燃气完全燃烧放出的热量。 (2)40 L水升温吸收的热量。 (3)小虎家热水器的热效率。 解析:(1)这些燃气完全燃烧放出的热量为 Q放=Vq=0.2 m3×4.0×107 J/m3=8×106 J。 (2)由密度公式可得,水的质量为 m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×40×10-3 m3=40 kg, 水吸收的热量为 Q吸=c水m水(t-t0) =4.2×103 J/(kg·℃)×40 kg×(45 ℃-15 ℃) =5.04×106 J。 (3)热水器的热效率为 η=×100%=×100% =63%。 答案:(1)8×106 J　(2)5.04×106 J　(3)63% 人们在利用内能时为什么会产生环境问题 　　人们为了获得内能,常使用煤、石油、天然气等燃料,而煤、石油燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物等,另外燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳,这些有害气体、烟尘排放到大气中,就会污染大气。大气污染不但直接有害人体健康,而且会影响动植物的正常生长,甚至影响全球气候,大气中的二氧化硫和氮氧化物含量过高时会产生酸雨,由于大气中二氧化碳含量增高,使地球气温受温室效应的影响越来越 学科网（北京）股份有限公司 $$