资源简介

第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
【学习目标】
1.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及其单位。
2.能计算燃料完全燃烧放出的热量。
3.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率，知道如何提高热机效率 。
【学习重点】燃料的热值和热机的效率。
【学习难点】对热机效率的理解。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．燃料燃烧过程中，燃料储存的________能转化为________。
2. 我们把某种燃料________ 放出的热量与其________之比，叫做这种燃料的热值。计算公式：________，单位是________ ，符号是________。它是燃料的一种热性，与燃料的________有关。
3．对于气体燃料，计算公式为________，单位是 ________ 。
4．对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了，用来做________的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之________叫做热机的效率，计算公式为________ 或________。
5. 热机的效率是热机性能的重要指标，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更________（选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染。
【探究新知】
探究点一热值
（一）比较不同燃料的放热本领
1.问题(1)：燃料燃烧时化学能转化为内能，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。
① 。
② 。
③ 。
2.问题(2)：相同条件下，1kg木柴和1kg煤，1kg煤能烧开更多的水，这说明不同的燃料燃烧放出的热量不相同，我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？
选取________质量的不同燃料,点燃后，对________质量的水进行加热，比较两杯水________，来确定燃料的放热本领。
3.[归纳]燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是________的。我们用________这个概念来表示燃料放出热量的本领。
（二）热值
1.[合作学习]自学课本30～31页。
（1）热值的定义： 。
（2）热值的单位： 。
（3）物理意义：数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示： 。
（4）计算公式：q= （固、液体燃料）；q= （气体燃料）
各物理量的单位： 。
2.观察课本的热值表格，了解生活中的各种燃料的热值并讨论以下问题？
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？
。
3.[点拨]热值是物质本身的一种 ，它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都 ，是反映燃料优劣的重要指标。
探究点二 热机的效率
1.问题：用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗
。
[归纳] 叫做热效率。
η = 。
2.问题：讨论分析热机在工作的过程中有哪些能量损失？
讨论交流：
。
结论:热机工作时,并不能将燃料燃烧释放的内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。
3.[自主学习]物理学中用热机效率来表示热机做功性能，请参照烧水的效率，为热机效率下定义，自学课本热机效率的定义和公式。
[归纳]
①定义：用来做 的那部分能量与燃料 之比称为热机的效率。
②公式： ，其中W有用指用来做有用功的能量,Q总指燃料完全燃烧释放的能量。
③热机的效率能达到100%吗 为什么
。
4.[点拨]理解热机的效率:
①热机效率是指热机转变为 的能量与 的比值,它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志。
②由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总 1。
5.提高热机效率的途径。
① 。
② 。
③ 。
探究点三 从火车到火箭
阅读教材P33“从火车到火箭”，了解热机的发展历程。
【当堂练习】
1. 长征五号火箭为我国载人航天工程作出卓著贡献。长征五号火箭发动机使用液氢作燃料，是利用液氢的（　　）
A．密度大 B．比热容大
C．热值高 D．热效率高
2. 关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，其热值等于零
B．燃料的热值与其质量和燃烧状态无关
C．燃料完全燃烧时，它的热值最大
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
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%
4.下列关于热机效率的说法中正确的是（　　）
A．热机的功率越大，效率越高
B．热机所用燃料的热值越大，效率越高
C．减少燃烧过程中的热量损失可以提高热机效率
D．通过技术改进，热机效率可达100%
5.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”）。
6.有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4.6×107J/kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是________J。若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为_______J。
7.中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大，以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为_________J，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），意义是_______。（煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg）
8.热机是把内能转化为_____能的机器； 有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，尾气的柴油味越_____（填“浓”或“淡”），柴油机的效率越高；尾气温度越_____（填“高”或“低”），柴油机越节能。当柴油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率_____（选填“升高”、“不变”、“降低”）。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
。
参考答案
第3节 热机的效率
【自主预习】
1．化学 内能
2.完全燃烧 质量 q= 焦/千克 J/kg 种类
3． q= J/m3
4．有用功 比 η= η=
5.少
【探究新知】
探究点一热值
（一）1.①同种燃料完全燃烧时，燃料的质量越大，放出热量越大 ②燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的 ③质量相等的同种燃料，放出的热量与是否充分燃烧有关。
2.相同 相同 温度的升高多少
3.不同 热值
（二）热值
1.（1）某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比
（2）焦每千克，符号：J/kg（固、液体燃料） 焦每立方米，符号：J/m3（气体燃料）
（3）1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J
（4）Q表示放出的热量，单位是J；m表示固、液体燃料的质量，单位是kg；q表示热值，单位是J/kg。
2.①表中热值最大的是氢，热值1.4×108J/kg，热值最小的是干木柴，热值1.2×107J/kg
②火箭上用液态氢作燃料是因为氢的热值大.
③热值是燃料的一种属性，不同的燃料有不同的热值
3.性质 无关
探究点二 热机的效率
1.煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器吸收了一部分能量，煤气灶本身也会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，等
吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值
2.(1)燃料没有完全燃烧 (2)排出废气带走部分能量 (3)克服摩擦，消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦消耗能量) (4)热机本身发热带走一部分能量
3.①有用功 完全燃烧所释放的能量
②η=×100%
③不能，因为热机在工作过程中一定有能量损失。
4. ①有用功 燃料完全燃烧所释放的能量②小于
5. ①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧 ②改进热机，减少各种能量损失，提高效率 ③利用废气的能量，提高燃料的利用率
【当堂练习】
1.C 2.B 3.B 4.C
5. 1.2×107 不变
6. 4.6×105J 1.38×105J
7.热值 4.2×108 1kg的水升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量为4.2×103J
8.机械 淡 低 降低

展开更多......

收起↑