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(共37张PPT)
第四节 热机效率和环境保护
第十三章 内能与热机
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
燃料的热值(q)
热机效率
热机与环境保护
知识点
燃料的热值(q)
知1－讲
感悟新知
1
1. 燃料
燃料分类
能量转化
知1－讲
感悟新知
2. 探究燃料放热本领
实验目的 探究燃料燃烧放出的热量和燃料种类的关系
实验设计
知1－讲
感悟新知
实验装置和步骤
选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度升高的多少，来确定燃料的放热本领
实验结论 质量相同的不同种类的燃料完全燃烧后放出的热量不同
知1－讲
感悟新知
3. 热值
(1)物理意义：反映燃料燃烧释放热量的能力。
比较燃料的放热本领的两种方法：
①燃烧相同质量的燃料，比较放出的热量；
②放出相同的热量，比较燃料质量。
知1－讲
感悟新知
(2)定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比。
数值等于 1 kg 某种燃料完全燃烧后放出的热量。
知1－讲
感悟新知
(3)热值公式和单位
固、液体燃料 气体燃料
公式
单位 J/kg J/m3
知1－讲
感悟新知
(4)热值表
几种燃料的热值
燃料 热值(J/kg)
氢气 1.4×108
液化气 4.9×107
煤气 1.8×107
燃料 热值(J/kg)
氢气 1.4×108
液化气 4.9×107
煤气 1.8×107
知1－讲
感悟新知
易错提醒
燃料很难完全燃烧，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。
知1－讲
感悟新知
思想方法
控制变量法
研究燃料放出的热量和物质种类的关系，需要控制燃料质量相同，改变燃料种类，比较放出的热量，这里使用了控制变量法。
转换法
燃料放出热量的多少可以通过液体升高的温度比较，这里使用了转换法。
知1－讲
感悟新知
知识归纳 热值与比热容的对比
热值q 比热容c
定义式 q= () c=
本质 燃料的一种特性，与放热、质量、是否完全燃烧没有关系 物质的一种特性，与吸放热、质量、温度变化量
无关
决定因素 燃料的种类 物质的种类、状态
数值的物理意义 酒精的热值q=3.0×107 J/kg表示1 kg 的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J c水=4.2×103 J/(kg·℃ )表示1 kg的水温度每升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J
知1－讲
感悟新知
知识归纳
1. 热值的大小只与燃料种类有关；
2. 不同燃料的热值一般不同；
3. 氢的热值最大。
感悟新知
知1－练
小聪为比较酒精和汽油热值的大小，利用如图1 所
示的装置进行了实验。
例 1
感悟新知
知1－练
(1)取质量相等的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯。在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的________(填“同种”或“不同”)液体。同时点燃酒精灯和汽油灯，对两杯液体加热。
解析：根据控制变量法可知，实验时，在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的同种液体。
同种
感悟新知
知1－练
(2)小聪从开始加热时，记录温度计的示数，待燃料 ________ (填“全部燃烧”或“燃烧相同的时间”)后，小聪根据温度计的示数变化绘制出了如图丙所示的图像，由图像可知，________ (填“酒精”或“汽油”)的热值较大。
全部燃烧
汽油
感悟新知
知1－练
解析：比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料充分完全燃烧，通过观察温度计示数的上升来比较两种燃料热值大小；由图可知，b 图像中的温度高，则汽油放出的热量多，汽油的热值大。
感悟新知
知1－练
(3)如果该实验选择比热容______ (填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更加明显。
解析：在吸收相同热量的情况下，根据Δt=可知，比热容小的物质温度升高得多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显。
小
感悟新知
知1－练
(4)若已知液体的比热容、液体的质量及两种燃料的质量，小聪计算出液体吸收的热量，他通过这些数据______ (填“能”或“不能”)准确地计算出酒精和汽油的热值，因为___________________________________________
_______。
解析：因为燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收、存在热量损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。
不能
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热
量损失
感悟新知
知1－练
易错提醒
热值是反映燃料燃烧特性的物理量。
感悟新知
知1－练
易错提醒
热值是一个理论值，只有燃料充分燃烧，放出的热量才等于利用公式计算得出的热量。因为燃料不可能完全燃烧，所以放出的热量会比理论值稍小。但燃料的热值不会改变。
感悟新知
知1－练
小华在某次体育训练时，身体消耗了8.4×103 J
的热量，这些热量相当于完全燃烧________ kg 干木柴所释放的热量，当干木柴燃烧了一半，则剩余干木柴的热值________(填“不变”或“变为原来的一半”)。(q 干木柴=1.2×107 J/kg)
例2
7×10－4
不变
感悟新知
知1－练
解析：由Q 放=mq 可知， 干木柴的质量m==
=7×10－4 kg；由于燃料的热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量以及燃料情况无关，所以当干木柴燃烧了一半，剩余干木柴的热值不变，还是1.2×107 J/kg。
感悟新知
知1－练
技巧点拨
热学简单计算题求解过程
知识点
热机效率
知2－讲
感悟新知
2
1. 内燃机工作时能量流向图
知2－讲
感悟新知
燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做有用功。在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多。
2. 定义 对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值。
3. 公式
知2－讲
感悟新知
4. 提高热机效率的途径
(1)改善燃烧条件，使燃料尽可能充分燃烧；
(2)减少热机工作过程中与外界的热传递损失；
(3)简化机械传动部分，选用优良的润滑材料减小机械摩擦，以减少能量损失。
(4)想方设法对废气进行再利用。
知2－讲
感悟新知
5. 常见热机效率
知2－讲
感悟新知
知识点拨
内燃机工作时能量流向图
知2－讲
感悟新知
知识点拨
热机效率能等于100% 吗？
不能，因为热机中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，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%。
知2－讲
感悟新知
释疑解难
利用公式理解减少能量损失可以提高热机效率
η===1－。
感悟新知
知2－练
[中考·长春] 内燃机的能量流向图如图3 所示。内燃机的效率为( )
A. 7%
B. 28%
C. 31%
D. 34%
例 3
感悟新知
解析：由内燃机的能量流向图知，用来做有用功的能量
占燃料完全燃烧放出能量的34%，即内燃机的效率为34%。
知2－练
答案：D
感悟新知
知2－练
易错提醒
1. 热机效率是个比值，与功率大小、消耗燃料多少、转速快慢等因素无关。
2. 热机的效率越高意味着消耗相同的质量的燃料输出的有用功越多。
知识点
热机与环境保护
知3－讲
感悟新知
3
煤、石油等燃料往往含有杂质，在燃烧时会产生二氧化硫、氮氧化合物等有害气体，燃烧不充分时，还会产生烟尘和一氧化碳等；二氧化硫、氮氧化合物经化学变化溶于水形成酸雨，使水、土壤酸化，对植物、建筑物和金属构件造成严重危害。
知3－讲
感悟新知
延伸拓展
燃料燃烧对环境的影响
课堂小结
热机效率和环境保护
q=
燃料的热值
热机效率
定义式
燃烧放热
定义式
η=

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