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导入新课
想一想：
发射人造卫星、宇宙飞船所用的火箭要用液态氢、氧做燃料。你知道这是为什么？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？
第十四章 内能与热机
第四节 跨学科：热机效率和环境保护（新课）
学习目标
1.能从跨学科视角认识燃料的热值、热机效率和环境保护的意义等；
2.能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。
01
提出学习任务
任务二： 热机效率
任务一： 燃料的热值
任务三：环境保护
02
解决任务
实验方法
任务一、燃料的热值
1. 燃料
想一想，你见过的燃料有哪些？
（1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。
02
解决任务
实验方法
（2）燃料燃烧时能量的转化
燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
2. 燃料的热值
（1）探究相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是否相同？
【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。
02
解决任务
实验方法
【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比较燃料燃烧放热能力的方法（类比密度概念的建立方法）
比较密度大小的方法：不同物体体积都取1m ，比较它们的质量。
同理，把所有燃料都取1kg，让它们完全燃烧，比较它们放出的热量
怎么比较燃料燃烧放出热量的能力呢？
02
解决任务
实验方法
（2）燃料的热值
由于燃料的成分不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
①定义：把某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。
②公式：q= Q放/m
Q表示燃料完全燃烧释放的热量，单位是焦，符号为 J；
m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg；
q表示燃料的热值，单位是焦/千克，符号为 J/kg。
02
解决任务
实验方法
③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。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
④燃料燃烧放出热量的计算 :Q放=qm
⑤气体燃料的热值
q= Q放/V
02
解决任务
实验方法
（3）常见燃料的热值表
【想一想】
①热值表中，热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？
②火箭上为什么用液态氢作燃料？
③热值反映了燃料的什么性质？不同燃料的热值一定不同吗？
02
解决任务
实验方法
“永动机”能实现吗
1. 能量守恒定律
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。
2. “永动机”的失败
永动机是一种幻想，永远不可能成功，因为它违反了自然界最普遍的一个规律，这就是能量转化与守恒定律。
02
解决任务
实验方法
任务二、热机效率
热机工作时，燃料不能完全燃烧，且燃烧释放的能量也不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。图是热机燃料能量的主要走向示意图。可见，真正能转化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。
02
解决问题
实验方法
1. 热机效率
①定义:做有用功与燃料完全燃烧所释放能量的比值称为热机效率。
②公式 ：η =W有用 /Q放 ×100%
③物理意义：热机效率是热机性能的重要指标。热机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，可以节约能源。
2. 一些热机的效率 (同学们看书)
02
解决问题
实验方法
3. 提高热机效率的主要途径
为合理利用能源，人们一直在努力提高热机效率，其主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。
（1）首先要减少燃烧过程中的热量损失。
如内燃机要掌握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。这些措施都可使燃料燃烧得更充分。
（2）其次要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。
02
解决问题
实验方法
任务三、环境保护
1. 热机造成的环境污染
热机使用加快了人类文明的进程，但也带来了环境污染问题。现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫和氮氧化合物会形成酸雨，危害植物，污染环境等。
2. 环境保护
如何在保持工业发展、交通发达的同时，减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，我国坚持走绿色、低碳、可持续发展道路，在应对全球气候变化上做出了积极的贡献。
03
体悟巩固
【例题1】关于热机与环境，下列说法正确的是（　　）
A．现代热机的出现，极大地改变了人类的工作方式和生存条件
B．热机虽然促进人类的文明进程，但同时对环境造成了极大的污染和破坏，我们应该禁止热机的使用
C．随着新材料，新工艺不断涌现，我们现在应该用新动力取代所有传统热机
D．我们要利用热机来改善人类工作条件和生活方式，一点点污染不算啥
A
04
拓展衍生
【例题2】小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为____J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【例题3】如图所示，是汽车能量转化示意图，关于汽车的效率其中正确的是（ 　）
A．33% B．30% C．37% D．40%
B
05
小结
回顾本节课你学到了什么
分层作业
见校物理课本P53 4题 6题
热机效率和环境保护
热值
①定义：燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比。
②燃料燃烧放出热量的计算：Q放 =qm（固、液燃料）；Q放 =qV（气体燃料）
③单位：J/kg（固、液体）、J/m3（气体）
热机效率
①定义：做有用功与燃料完全燃烧所释放能量的比值。
②公式：η=Q放 W有 ×100%
③提高热机效率的方法：减少热量损失、减少能量损失。
环境保护
①热机造成的环境污染：主要是大气污染。
②环境保护。
下 课
Thanks!
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