2023學(xué)年完整公開課版熱機(jī)

1什么是熱機(jī)？2汽油機(jī)一般有幾個(gè)沖程，分別是什么？3一個(gè)工作循環(huán)分別有幾個(gè)沖程,對(duì)應(yīng)做幾次功，飛輪轉(zhuǎn)幾圈？4在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做什么？5什么是機(jī)械效率？科學(xué).技術(shù).社會(huì)從火車到火箭熱機(jī)蒸汽機(jī)內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭它們都離不開燃料。固體燃料液體燃料氣體燃料燃料可分為三種〖請(qǐng)你說說〗日常生活中常用到的燃料有哪些？

常見的燃料有煤、石油（加工煉制成汽油、煤油、柴油和液化氣等）、天燃?xì)獾龋€用草木等植物的秸桿作燃料。

質(zhì)量相等的不同燃料在完全燃燒時(shí)所放出的熱量是不同的。一、燃料的熱值1、定義：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。2、符號(hào):qJ/kgJ/m35、意義：表示燃料燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)的物理量。4、單位：6、熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量燃料的熱值只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、是否完全燃燒無關(guān)3.公式q=Q/m

質(zhì)量相等的不同燃料在完全燃燒時(shí)所放出的熱量是不同的。1.在物理學(xué)中，某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量或體積之比。.單位：J/kg

J/m3讀作

焦每千克或焦每立方米，固體和液體燃料氣體燃料燃料的熱值

熱值是反映燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小的物理量，同種燃料的熱值與燃料的質(zhì)量或體積無關(guān)。7、幾種燃料的熱值（焦/千克）

氫1.4×108

汽油4.6×107

酒精3.0×107

柴油3.3×107

煤氣（約）3.9×107

煤油4.6×107

天然氣7.1~8.8×107

煙煤（約）2.9×107

無煙煤（約）3.4×107

焦炭3.0×107

木炭3.4×107

干木柴（約）1.2×107

（J/m.3

）

（J/m.3

）

熱值是燃料的一種特性，其大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量（體積）、是否完全燃燒無關(guān)。1.不同物質(zhì)的熱值一般相同嗎？2有沒有不同物質(zhì)熱值相同的？3哪種物質(zhì)的熱值最大？它是多少？表示的物理意義是什么？熱值的物理意義木炭:3.4×107J/kg物理意義:煤氣:3.9×107J/m3物理意義:1立方米煤氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.9×107J火箭為什么用液態(tài)氫做原料？因?yàn)闅錃獾臒嶂岛艽?千克木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.4×107JQ：燃料完全燃燒釋放的熱量ｑ：燃料的熱值ｍ：燃料的質(zhì)量、V：燃料的體積

4.計(jì)算熱量公式：

Q放=mq（液體和固體）

Q放=Vq(氣體)12例題：某個(gè)家庭預(yù)計(jì)每月使用天然氣4m3，這些天然氣完全燃燒放出多少熱量，相當(dāng)于多少kg柴薪完全燃燒放出的熱量（q氣為7.5×107J/m3，

q柴為107J/kg）解：Q放=Vq氣=4m3×7.5×107J/m3=3×108J；

m=Q放/q柴=3×108J/107J/kg=30kg。答：天然氣完全燃燒放出熱量是3×108J,

相當(dāng)于30kg柴薪完全燃燒放出的熱量。這些能量是否都轉(zhuǎn)化成人們需要的了討論交流：現(xiàn)實(shí)生活中熱機(jī)工作時(shí)，能不能將燃料所蘊(yùn)藏的化學(xué)能全部用來對(duì)外做有用功呢？

不能：1、燃料很難完全燃燒：實(shí)際放出熱量<計(jì)算熱量2、有效利用熱量<放出熱量想一想燃料完全燃燒放出的能量機(jī)械能廢氣帶走的能量散熱、克服摩擦損失燃料完全燃燒放出的能量都到哪里去了由于機(jī)械傳動(dòng)等，克服摩擦所消耗的能量燃料很難全部燃燒，燃料的化學(xué)能不能全部釋放機(jī)械傳熱損失一部分能量熱機(jī)真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做功的部分廢氣排出帶走的能量例：熱機(jī)中燃料釋放能量的主要走向示意圖注：在熱機(jī)的各種損失中，廢氣帶走的能量最多廢氣內(nèi)能散熱損失機(jī)械損失有用機(jī)械能高溫高壓燃?xì)馊剂贤耆紵懦龅哪芰慷F(xiàn)實(shí)中：1、燃料很難完全燃燒實(shí)際放出熱量<計(jì)算熱量2、有效利用熱量<放出熱量二、熱機(jī)的效率（η）1.定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。2、公式:蒸汽機(jī)------------6—15%汽油機(jī)-----------20—30%柴油機(jī)-----------30---45%練一練1、用燃?xì)庠顭紵?.5kg的煤氣，使50kg的水從20℃升高到70℃.已知水的比熱容為4.2x10J/(kg.℃),煤氣的熱值為4.2x10J/kg.求：（1）0.5kg煤氣完全燃燒放出的熱量；（2）水吸收的熱量；（3）燃?xì)庠顭男?。解：?）Q放=mq=0.5kgx4.2x10J/kg=2.1x10J（2）水吸收的熱量：Q吸=cm(t-t0)=4.2x10J/(kg.℃)x50kgx(70-20)℃

=1.05x10J（3）燃?xì)庠畹男剩?=Q吸/Q放=1.05x10J/2.1x10J=50%37737777

例題、完全燃燒140克焦炭（焦炭的熱值為3.0×107J/kg)能放出多少熱量？若這些熱量的30%被水吸收，則能使30kg、20℃的水溫度升高到多少攝氏度？解：m1=140g=0.14kgq=3.0×107J/kgη=30%m2=30kgt0=20℃

Q放=m1q=o.14kg×3.0×107J/kg=0.42×107J

ηQ放＝Q吸=cm２(t-t0)30%×0.42×107J=4200J/(kg·0C)×30kg×(t-20℃)t=30℃答：水溫度升高到30℃。能量損失、熱機(jī)效率不高的原因:

1）燃料的不完全燃燒

2)燃燒產(chǎn)生的熱量被機(jī)器散發(fā)（熱量直接散失）

3)克服摩擦做功而消耗的能量

4)廢氣帶走的熱量三.熱機(jī)對(duì)環(huán)境的影響1.熱機(jī)對(duì)大氣的影響（大氣污染）。（1）產(chǎn)生有毒氣體。（2）產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。（3)產(chǎn)生粉塵。2.熱機(jī)產(chǎn)生噪聲（噪聲污染）。四、內(nèi)能的利用和環(huán)境保護(hù)

煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人們獲得大量?jī)?nèi)能，給人類文明帶來進(jìn)步。同時(shí)也造成環(huán)境污染，給人們帶來危害。

造成污染的主要物質(zhì)有：燃料里含有雜質(zhì)，致使燃燒生成的氣體中含有二氧化硫、氮氧化物等，燃燒不完全還會(huì)產(chǎn)生一氧化碳和粉塵。四、內(nèi)能的利用和環(huán)境保護(hù)

全世界因使用燃料，每年排入大氣中的有害物質(zhì)，包括粉塵、二氧化硫等，達(dá)幾億噸之多！

大氣污染不但直接有害人體健康，而且還會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，甚至影響全球的氣候。大氣中的二氧化碳和氮氧化物經(jīng)化學(xué)變化溶于水后，會(huì)產(chǎn)生酸雨，危害農(nóng)作物、森林和湖泊中的生物。四、內(nèi)能的利用和環(huán)境保護(hù)

工業(yè)企業(yè)、交通運(yùn)輸工具，家庭爐灶和取暖設(shè)備，它們排放的煙塵是大氣污染的主要來源。四、內(nèi)能的利用和環(huán)境保護(hù)

保護(hù)環(huán)境的有效方法：改進(jìn)燃燒設(shè)備，加裝消煙除塵裝置，采取集中供熱，普及煤氣和天然氣的使用。四、內(nèi)能的利用和環(huán)境保護(hù)

我們既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染，創(chuàng)造一個(gè)更加美好的環(huán)境。五、提高熱機(jī)的效率內(nèi)燃機(jī)的能流圖：燃?xì)鈨?nèi)能E廢氣內(nèi)能廢氣內(nèi)能有用機(jī)械能散熱損失機(jī)械損失E1E2E3E41、盡可能使燃料充分燃燒；2.盡量減少各種熱量損失；(利用廢氣來供熱；)

3.在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；4、保持良好的潤(rùn)滑以減小摩擦。提高熱機(jī)效率的主要途徑：一、燃料的熱值

定義：1kg(m3)某種燃料完全燃燒放出的熱量單位：焦每千克，符號(hào)：J/kg二、熱量的計(jì)算

Q放=mqQ=Vq(氣體)三、熱機(jī)效率（η）：我們把用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒后放出的能量之比叫做熱機(jī)效率。四、提高熱機(jī)的效率的方法1.關(guān)于燃料的熱值正確的是（）A．燃料的熱值與燃料的燃燒程度有關(guān)B．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)C．燃料的熱值與燃料的多少有關(guān)D．燃料的熱值與上面三個(gè)因素都有關(guān)解析：選B。熱值是燃料的一種特性，它的大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的燃燒程度、質(zhì)量沒有關(guān)系。B2.下面說法不正確的是（）A．燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．人類使用的能量絕大部分是從燃料的燃燒中獲得的C．lkg的某種燃料燃燒時(shí)放出的熱量叫做這種燃料的熱值D．提高燃料的利用率是節(jié)約能源的重要措施解析：選C。lkg的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量叫做這種燃料的熱值，必須加上“完全”兩個(gè)字，故C錯(cuò)。C3.下列提高熱機(jī)效率的方法中，不可行的是（）A．減少各種熱損失B．加潤(rùn)滑油減少機(jī)器各部件之間的摩擦C．充分利用廢氣的能量，如建熱電站D．采取少消耗總能量的辦法解析：選D。提高熱機(jī)效率的方法是減少各種能量損失，充分利用燃料放出的能量，減小摩擦，盡量少做額外功等。D5、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知某型號(hào)柴油機(jī)的效率是30%，在柴油機(jī)內(nèi)完全燃燒2千克柴油能放熱

J，這些熱通過柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外做有用功

J。

（柴油的熱值為3.3×107J/kg）6.6×1071.98×1074、航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料的，這是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有（）A、較小的質(zhì)量B、較小的密度C、較大的比熱容D、較大的熱值D6、把5kg40℃的水燒開，需要完全燃燒多少kg的干木柴？（q

干木柴＝1.2×107J/kg，外界為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）解：Q吸=cm（t-t0）＝4200J/(kg·0C)×5kg×600C=1.26×106J；Q放＝Q吸m1=Q放/q=1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg當(dāng)堂檢測(cè)反饋1、四口之家分別單獨(dú)使用不同種類的燃料時(shí)的平均月消耗分別為：木柴約200千克，煙煤約80千克，液化石油氣約30千克，煤氣約60千克。這四種燃料中的熱值最高的是()A、液化石油氣B、煤氣C、煙煤D、木柴A2、杯中的某種液體燃料，倒掉一半后，對(duì)剩下的半杯液體描述不正確的是（）

A．熱值減半B．密度不變

C．質(zhì)量減半D．比熱容不變

A3、小明家新安裝了一臺(tái)容積為0.5m3的太陽能熱水器，加滿水后，經(jīng)過4h陽光的照射，水溫由原來的20℃升高到了40℃。問：

①在這4h內(nèi)水吸收了多少熱量？

②若這些熱量由效率為20％的火爐燃燒焦炭來提供，則需要燃燒多少千克焦炭？

[焦炭的熱值q＝3.0×107J/kg]354、小林特別喜歡吃“糖炒栗子”他看到人們?cè)诔蠢踝拥臅r(shí)候，往鍋里加了一些“砂子”來炒，填塞了栗子間的空隙，過一會(huì)兒，炒熟的栗子又香又甜，他知道這是通過（）的方式來改變栗子內(nèi)能的，同時(shí)，燃燒焦炭是把焦炭的（）能轉(zhuǎn)化（）能，但是他不知道放“砂子”的用處，你能猜出用砂子炒栗子的好處嗎？寫出一