第2節(jié)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，了解提高效率的途徑。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)設情境，導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

2、的幫助。列舉一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(一)燃料1 燃料的分類交流總結：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)生巨大的變化， 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？思考：(1)5 kg的木材和10 kg 的木材燃燒時放出的熱量是否相同？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。)(2) 根據(jù)生活經(jīng)驗判斷相同條件下， 1 kg 木柴和 1 kg 煤，哪一種燃

3、料能燒開更多的水？(1 kg煤燃燒后能燒開更多的水。)(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。)(4)5 kg的木材完全燃燒和未完全燃燒時放出的熱量是否相同？( 不同，關于完全燃燒就是燃料全部燒盡。)小結：燃料燃燒放出的熱量跟燃料的質(zhì)量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況燒) 有關。( 二 ) 燃料的熱值1 概念( 是否完全燃提出問題：相同條件下， 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相同，我們該怎樣比較不同燃料燃燒時這種放熱性能優(yōu)劣？學生類比比熱容的概念建立熱值的概念。類比

4、復習：如何比較不同的物質(zhì)吸熱能力的不同呢？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。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)？結合生活經(jīng)驗，談談你對熱值的理解。交流總結： (1) 熱值反映了燃料本身的一種特性， 只與燃料的種類有關， 與燃料的形狀、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均無關系。(2) 熱值的單位： J/kg(3) 不同燃料的熱值一般不同；不同燃料的

5、熱值有時還可能相同。(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：推導燃料完全燃燒放熱的計算公式：(1) 酒精的熱值是 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 。 )(2)2 kg的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？77(3) 質(zhì)量為 3 kg 的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？77(3 kg × 3.0 × 10 J/kg9.0 × 10 J)(4) 質(zhì)量為 m的酒精完全燃燒放出的熱量是多少焦？( Q mq 其中 m表示質(zhì)量，單

6、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？( Q Vq)典例解讀1. 關于燃料的熱值，以下說法正確的是()A燃料的熱值與燃燒情況有關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D 0.5 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?！敬鸢浮?D2用燃氣灶燒水，燃燒 0.5 kg 的煤氣，使50

7、kg 的水從 20 升高到 70 。已知水的比熱容為 4.237× 10 J/ (kg · ) ，煤氣的熱值為4.2 × 10 J/kg 。求：(1)0.5 kg煤氣完全燃燒放出的熱量；(2) 水吸收的熱量。【解析】 本題考查了燃料熱值的有關計算及熱量計算等知識點，讓學生通過感性的生活實際來體驗豐富的物理知識，形成善于運用物理知識探究、解決實際問題的能力和習慣?！敬鸢浮?(1)Q放 mq 0.5 kg × 4.2 × 107 J/kg 2.1 × 107 J ；(2)Q吸 (0) 4.2 × 103 J/ (kg ·

8、; ) × 50 kg × (70 20) 1.05 ×107 J 。cm tt( 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。QQcm t有吸1 Q放 Q放 qm22熱機的效率熱機也有類似的情況：

9、在內(nèi)燃機中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量到哪里去了呢？學生討論，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。W有Pt Q放qm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提高熱機效率的途徑合理利用能源，人們一直都在努力提高熱機的效率，汽油機的效率：20% 30%，柴

10、油機的效率： 30% 45%，都比蒸汽機的效率高。那么怎樣提高熱機的效率？引導學生從節(jié)能和環(huán)保角度分析有效利用燃料的方法，探討提高熱機效率的途徑?？偨Y： (1) 使燃料充分燃燒；(2) 盡量減少各種熱量損失；(3) 在熱機的設計和制造上采用先進的技術；(4) 注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服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， 請同學們課后收集如何控制和消除大氣污染。閱讀 P25“從火車到火箭”，了解人類運輸工具的進步。典例解讀 1. 如圖所示為內(nèi)燃機的能量流向圖，熱機效率( )

11、 等于 ()E1A. E4× 100%E4B. E1× 100%E3 E4C. ×100%E1E4D. E1 E2 E3E4 E5× 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。【答案】 B2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(假設燃油完全燃燒) 。若燃油的熱值q 4× 107 J/kg，求：(1) 客車在這段公路上勻速行駛時克服阻力所做的功。(2) 汽車發(fā)動機的效率是多少？【解析】 因