14.2 熱機的效率

1、.第2節(jié) 熱機的效率第1課時燃料的熱值第2課時熱機的效率1知道在燃燒過程中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2知道什么是燃料的熱值和單位，會查燃料熱值表。3會知道熱機的效率，理解進步效率的途徑。重點認識熱值，利用熱值計算物質(zhì)燃燒放出的熱量；認識熱機的效率，能計算熱機的效率。難點認識熱值，利用熱值計算物質(zhì)燃燒放出的熱量；認識熱機的效率，能計算熱機的效率。一、創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課無論是燒菜做飯，還是奔馳的汽車與火車，乃至直入蒼穹的火箭等都離不開燃料。即從原始人類學(xué)會用火的那天起，至今，人們使用的能量絕大部分還是通過燃料燃燒獲得的，火的利用給人類社會帶來了進步。時至今日，我們的日常生活都離不開燃料的幫助。列舉一

2、下生活中我們可以使用哪些燃料燒開一壺水？這些燃料可以如何分類？二、新課教學(xué)一燃料1燃料的分類交流總結(jié)：燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、柴油等，氣體燃料有煤氣、天然氣等。2燃料燃燒放出的熱量與什么因素有關(guān)生活中的燃料很多，我們在日常生活中用來取暖和煮飯的燃料也在發(fā)生宏大的變化，木柴、煤炭、液化石油氣、煤氣、天然氣等，為什么會出現(xiàn)這樣的變化呢？考慮：15 kg的木材和10 kg的木材燃燒時放出的熱量是否一樣？ 這說明什么？不同，燃料燃燒時放出的熱量跟燃料的質(zhì)量有關(guān)。2根據(jù)生活經(jīng)歷判斷一樣條件下，1 kg木柴和1 kg煤，哪一種燃料能燒開更多的水？1 kg煤燃燒后能燒開更多的水

3、。3燒開同一壺水，用干木柴和天然氣所需的燃料多少一樣嗎？燒開同一壺水，用干木柴和天然氣所需的燃料不同。45 kg的木材完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否一樣？不同，關(guān)于完全燃燒就是燃料全部燒盡。小結(jié)：燃料燃燒放出的熱量跟燃料的質(zhì)量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況是否完全燃燒有關(guān)。二燃料的熱值1概念提出問題：一樣條件下，1 kg木柴和1 kg煤，1 kg煤能燒開更多的水，這說明不同的燃料燃燒放出的熱量不一樣，我們該怎樣比較不同燃料燃燒時這種放熱性能優(yōu)劣？學(xué)生類比比熱容的概念建立熱值的概念。類比復(fù)習(xí)：如何比較不同的物質(zhì)吸熱才能的不同呢？課本中引入比熱容：即1 kg的某種物質(zhì)溫度升高1 ，所吸收的熱量

4、。那么把所有的燃料都取1 kg，讓它們完全燃燒，比較它們放出的熱量的多少。定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。符號：q2熱值的單位課本P23“小資料部分，你有哪些發(fā)現(xiàn)？結(jié)合生活經(jīng)歷，談?wù)勀銓嶂档睦斫?。交流總結(jié)：1熱值反映了燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形狀、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均無關(guān)系。2熱值的單位：J/kg3不同燃料的熱值一般不同；不同燃料的熱值有時還可能一樣。4氫氣的熱值最大。5氣體的熱值單位：J/m33燃料燃燒的放熱計算公式延伸拓展：推導(dǎo)燃料完全燃燒放熱的計算公式：1酒精的熱值

5、是3.0×107 J/kg，它的物理意義是什么？1 kg的酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107 J。22 kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？ 2 kg×3.0×107 J/kg6.0×107 J3質(zhì)量為3 kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？ 3 kg×3.0×107 J/kg9.0×107 J4質(zhì)量為m的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？Qmq其中m表示質(zhì)量，單位是kg，q表示熱值，單位是J/kg，Q表示燃料燃燒放出的熱量，單位是J。同樣的原理，體積為V的某種燃料完全燃燒放出的熱量是多少焦？QVq典例解讀1

6、.關(guān)于燃料的熱值，以下說法正確的選項是A燃料的熱值與燃燒情況有關(guān)B容易燃燒的燃料熱值一定大C煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多D0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的熱值一樣大【解析】從熱值定義知道，把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比叫做這種燃料的熱值，它是物質(zhì)的一種特性，故它與燃料的質(zhì)量、燃燒情況、是否易燃等無關(guān)?！敬鸢浮緿2用燃氣灶燒水，燃燒0.5 kg的煤氣，使50 kg的水從20 升高到70 。水的比熱容為4.2×103 J/kg·，煤氣的熱值為4.2×107 J/kg。求：10.5 kg煤氣完全燃燒放出的熱量；2水

7、吸收的熱量?！窘馕觥看祟}考察了燃料熱值的有關(guān)計算及熱量計算等知識點，讓學(xué)生通過感性的生活實際來體驗豐富的物理知識，形成擅長運用物理知識探究、解決實際問題的才能和習(xí)慣。【答案】1Q放mq0.5 kg×4.2×107 J/kg2.1×107 J；2Q吸cmtt04.2×103 J/kg·×50 kg×70 20 1.05×107 J。三熱機的效率1熱效率提出問題：用煤氣灶燒水時，煤氣能完全燃燒嗎？煤氣燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎？分析討論：煤氣燃燒放出的熱量：1煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量；2煤氣灶本身也會吸收

8、一部分能量；3高溫的煙氣帶走了一部分能量；4還有一部分直接損失掉了；5水吸收的熱量只占煤氣放出熱量的一部分。所以，在燒水的過程中，被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出能量的比值，稱為熱效率。2熱機的效率熱機也有類似的情況：在內(nèi)燃機中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量到哪里去了呢？學(xué)生討論，分析內(nèi)燃機燃料燃燒放出能量的幾種去向。熱機是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，在這個情景中，真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐徽既剂先紵龝r所釋放能量的一部分。用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。理解熱機的效率：1熱機效率是指熱機轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值，它反映了能量的利用率，是

9、熱機性能的一個重要標志。2由于熱機在工作過程中，總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。3進步熱機效率的途徑合理利用能源，人們一直都在努力進步熱機的效率，汽油機的效率：20%30%，柴油機的效率：30%45%，都比蒸汽機的效率高。那么怎樣進步熱機的效率？引導(dǎo)學(xué)生從節(jié)能和環(huán)保角度分析有效利用燃料的方法，討論進步熱機效率的途徑。總結(jié)：1使燃料充分燃燒；2盡量減少各種熱量損失；3在熱機的設(shè)計和制造上采用先進的技術(shù)；4注意保養(yǎng)，保證良好的光滑，減少因抑制摩擦阻力而額外消耗的能量。燃料的利用使人類得到大量內(nèi)能，但同時造成環(huán)境污染，尤其是熱機的使用。因此，保護環(huán)境，控制和消除大氣污染是必須重視的問題，請同學(xué)

10、們課后搜集如何控制和消除大氣污染。閱讀P25“從火車到火箭，理解人類運輸工具的進步。典例解讀1.如下圖為內(nèi)燃機的能量流向圖，熱機效率等于A.×100%B.×100%C.×100%D.×100%【解析】由能流圖可以看出，有用機械能為E4即用來做有用功的那部分能量，而燃料完全燃燒放出的能量為E1，由熱機效率的定義即可求解?！敬鸢浮緽2某型號客車在車型測試時，其在一段平直的公路上勻速行駛5.6 km，受到的阻力是3.0×103 N，消耗燃油1.2 kg假設(shè)燃油完全燃燒。假設(shè)燃油的熱值q4×107 J/kg，求：1客車在這段公路上勻速行駛時抑制阻力所做的功。2汽車發(fā)動機的效率是多少？【解析】因為客車勻速行駛，由WF