14.4跨学科:热机效率和环境保护 课件 2025-2026学年物理沪科版九年级上册(22页PPT)

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14.4跨学科:热机效率和环境保护 课件 2025-2026学年物理沪科版九年级上册(22页PPT)

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(共22张PPT)
第十四章 内能与热机
第四节 跨学科:热机效率和环境保护
学习目标
学习探究
课堂练习
课堂小结
学习导入
学习目标
1.建立热值概念。
2.知道热值是燃料的重要特性,能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。(重点)
3.了解热机效率,知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
4.知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。
学习导入
人类进化历程中燃料的发展
学习探究
热值
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程
燃料燃烧过程中的能量转化有共同特点:
固体燃料
液体燃料
气体燃料
学校在室温20 ℃时,每天向学生供100 kg开水,烧这些水若分别用以下燃料,则需:
干木柴
约2.8kg
烟煤
约1.16kg
汽油
约0.73kg
方法一:给质量相等的水加热,使水升高相同的温度,比较燃料完全燃烧需要的质量,所需燃料质量越小的,释放热量能力越强
下面三种燃料释放热量的能力相同吗?你是如何比较的?
方法二:相等质量的燃料给质量相等的水加热,比较水升高的温度;升高的温度越多,说明燃料完全燃烧放出的热量越多,释放热量的能力越强。
结论:相等质量的燃料完全燃烧,释放热量越多的,释放热量的能力越强


B燃料:
A燃料:
2 kg的A燃料完全燃烧释放的热量是5.8x107 J
5 kg的B燃料完全燃烧释放的热量是1.5x108 J
下面两种燃料释放热量的能力哪个强?你是如何比较的?
1 kg的B燃料完全燃烧释放的热量多,B燃料释放热量能力强
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值, 符号q
国际单位:焦每千克;符号:J/kg。
气体燃料热值的单位:焦每立方米;符号:J/m3
(1)定义:
(2)公式:
(3) 单位:
气体:q=
Q
V
(4)公式变形: Q=mq 或 Q=Vq (气体)
注意事项:使用公式时,各物理量统一用国际单位。
m=
Q
q
或 V=
Q
q
(气体)
固体:q=
Q
m
1 kg干木柴完全燃烧,释放的热量是1.2×107 J
热值是燃料的特性,只与燃料种类有关,与是否完全燃烧无关
热机工作时,能不能把燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功?
热机工作时,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耗掉了。
热机效率
废气排出带走的能量
克服摩擦消耗的能量
燃料很难完全燃烧
真正转变为有用功的部分或被加热物体吸收部分
释放的热量
热机效率:热机工作时,对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
W有:表示热机对外做的有用功
W放:表示燃料完全燃烧所释放的能量
怎样提高热机的效率?
(1)使燃料充分燃烧;
(2)尽量减少各种热量损失;
(3)在热机的设计和制造上采用先进的技术;
(4)注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
思考1:使用热值更大的燃料能够提高热机效率吗?
思考2:热机的效率能达到百分之百吗?为什么?
不能
不能
热机为人类的发展做出了重大贡献,但也带来了许多环境污染问题:
环境保护
(1)改进燃烧设备时加装消烟除尘装置;
(2)集中供热;
(3)改用气体燃料,普及煤气和天然气;
(4)充分开发利用污染少和无污染的新能源。
保护环境的方法:
热机效率和环境保护
燃料的热值
环境保护
定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值
热机工作时,对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
课堂小结
热量的计算
热机效率
固体:q=
m
Q
气体:q=
Q
V
课堂练习
1、 对于燃料的热值,下列说法中正确的是 (   )
A.1 Kg某种燃料燃烧放出的热量叫这种燃料的热值
B.某种燃料质量减半后,比热容不变,热值减半
C.燃料没有完全燃烧时,部分能量浪费掉,热值变小
D.就某种确定的燃料而言,它的热值是一个确定的值, 跟燃料的质量及
燃料燃烧放出的热量多少无关
D
2、在1个标准大气压下,将5kg 40℃的水烧开,需要完全燃烧多少千克的干木柴?(已知干木柴的热值为1.2×107J/kg,并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收)
Q吸=Cm t
=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-40 ℃)
=1.26×106 J
因为Q吸=Q放=1.26×106 J,所以干木柴质量:
m
=
q
Q
=
1.2×107 J/kg
1.26×106 J
=
0.105 kg

3、可燃冰是一种固态晶体,它的热值约为1.4×1010 J/m3,燃烧可燃冰将质量为40 kg的水从0 ℃加热到100 ℃,可燃冰释放的热量的60%被水吸收,水吸收的热量是多少 J?可燃冰的体积是多少m3?
解(1)Q吸=Cm t
=4.2×103 J/(kg·℃)×40kg×100 ℃
=1.68×107 J
(2) Q放=Q吸/η=1.68×107 J/60%=2.8×107 J
V
=
q
Q放
=
1.4×1010 J/m3
2.8×107 J
=2×10-3 m3
4、无人驾驶清扫车具有自动驾驶清扫、自动驾驶喷雾打药与防疫等功能,如图所示,是一款远程无人驾驶清扫车,在城郊一段平直的公路上匀速行驶10 min,此过程中牵引力做功4.6×106 J,发动机消耗汽油0.5 kg。
求:(1)汽油完全燃烧放出的热量;(汽油的热值为q汽油=4.6×107J/kg)
(2)清扫车发动机的效率为多少?
解(1)Q放=mq
=4.6×107 J/kg×0.5 kg
=2.3×107 J
(2)η
=
Q放
W有
=
2.3×107 J/kg
4.6×106 J
=
20%
5、用煤气灶既方便又环保,一般的煤气灶正常工作时。15 min可使质量为4 kg、温度为23 ℃的水沸腾,该城市水的沸点为93 ℃,求:
⑴水吸收的热量;
⑵若煤气灶放出的热量70%被水吸收,煤气灶实际放出的热量为多少 【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
解(1)Q吸=Cm t
=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(93℃-23℃)
=1.176×106 J
(2)Q吸=ηQ放
Q放=Q吸/η=1.176×106 J/70%=1.68×106 J
学习目标
1.建立热值概念。
2.知道热值是燃料的重要特性,能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。(重点)
3.了解热机效率,知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
4.知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。
看看你掌握了吗?

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