沪科版九年级物理 （热机效率与环境保护）内能与热机教育课件

第十三章内能与热机热机效率和环境保护

无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料．从原始人类学会用火的那天起，人们利用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的．那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？燃料的燃烧对环境又会造成那些影响呢？新课引入学习目标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．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．新课目标柴：约200kg；液化石油气：约30kg

家用煤（蜂窝煤）：约90kg．一个四口之家使用某种燃料时的月消耗量．新课讲解燃料的热值一观察与思考1.热值的概念、单位：木柴、煤炭、液化石油气在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？用热值表示不同燃料燃烧释放能量的能力．某种燃料完全燃烧释放出的热量与所用该燃料的质量之比叫作这种燃料的热值．用q表示．单位是J/kg，气体燃料热值单位是J/m3．观察与思考观察热值表，你有哪些发现？2.热值表观察与思考1.哪种燃料的热值最大？它表示的物理意义是什么？在热值表中，氢气的热值最大，为1.4×108J；该热值表示的物理意义是1m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J．2.干木柴的热值是多大？5kg的干木柴用掉一半，剩余木柴的热值是多少？干木柴的热值是1.2×107J/kg，5kg的干木柴用掉一半，剩余干木柴的热值仍是1.2×107J/kg．观察与思考热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同．热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关．归纳与小结质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量？热量的计算公式：Q＝mq．如果是气体释放热量时，则释放热量的公式是Q＝Vq，其中体积的单位是m3，热值的单位是J/m3．Q：燃料完全燃烧释放的热量m：燃料的质量q：燃料的热值热量的计算二观察与思考例题计算4kg的柴油完全燃烧释放的热量．已知：q=4.3×107J/kg，m=4kg．求：Q．解：

Q=mq

=4kg×4.3×107J/kg

=1.72×108J．答：4kg的柴油完全燃烧释放的热量为1.72×108J．典例与精析热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？热机燃料的能量走向示意图部分燃料未完全燃烧克服摩擦消耗能量废气排出带走能量机械传热损失能量转化为对外做有用功的能量观察与思考热机运转中，对外做的有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率．用

表示，即

热机效率三热机的效率能否达到100％？不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分．怎样提高热机效率？提高热机的效率主要途径是减少热机各种能量损失．具体措施为：（1）使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)；（2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）；（3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）．观察与思考蒸汽机的效率只有6%~15%汽油机的效率为20%~30%柴油机的效率为30%~45%知识与拓展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：环境保护四（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：归纳与小结课堂小结C1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是(

)A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比B.燃料没燃烧时就没有热值C.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无关D.容易燃烧的燃料热值一定大课堂训练2．已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)．

Q=1.2×107J/kg×0.7kg=8.4×106J

m=Qc(t-t0)8.4×106J4.2×103J/(kg·℃)×(70℃-20℃)

=

=40kg3.关于热机效率，下列说法正确的是(

)A.热机效率越高，即热机做的有用功多B.热机效率越高，即热机的功率越大C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑D.提高热机效率，有利于环保减排

CD

4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为________．

35%九年级物理沪科版·上册第四节热机效率和环境保护

新课引入观察并回答：燃料燃烧：化学能转化为内能火力发电烧水做饭火箭升空学习目标热机效率和环境保护

1.什么是燃料的热值？如何利用热值计算热量？

2.什么是热机的效率？

3.了解热机使用与环境保护的知识。新知讲解一、燃料的热值选用这几种不同的燃料，所需的燃料质量相同吗？思考新知讲解实验结论：完全燃烧相同质量的不同燃料放出的热量是不相等的。新知讲解某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。2.定义：表示燃料完全燃烧时释放热量的能力。1.意义：国际单位：焦每千克；符号：J/kg。

气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。3.单位：对于气体燃料而言，热值则是某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的体积之比。新知讲解注意1.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。2.热值是燃料本身的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积以及燃烧情况无关。4.常见燃料的热值新知讲解5.公式：

新知讲解例题：计算4kg的柴油完全燃烧释放的热量。

500g汽油完全燃烧时，可以放出多少热量？强化训练

强化训练思考并回答：

（1）在多数情况下，燃料都不可能完全燃烧，因此，燃料燃烧时实际放出的热量往往少于根据热值计算出来的热量。（2）燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。新知讲解二、热机的效率热机工作时，燃料所蕴藏的化学能有很大一部分损耗掉了，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时放出热量的一部分。注意新知讲解热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值。1.定义：2.公式：

注意

1.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，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。2.热机的效率总小于1。新知讲解汽油机的效率为20%~30%蒸汽机的效率只有6%~15%3.常见热机的效率柴油机的效率为30%~40%喷气式飞机的效率为50%~60%新知讲解4.提高热机效率的方法：减少热机工作中的各种能量损失。（1）尽可能使燃料充分燃烧；（2）尽量减小各种热量损失；（3）机件间保持良好的润滑以减小摩擦。

一辆汽车在平直公路上匀速行驶了6.9km，受到的阻力3.0×103N，消耗汽油1.5kg，汽油的热值q=4.6×107J/kg。求（1）牵引力所做的功。（2）热机的效率。

解:（1）牵引力大小为：F=f=3.0×103N牵引力所做的功：W有=Fs=3.0×103N

×6.9×103m=2.07×107J（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq

=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J热机的效率:==30%η=W有Q放2.07×107J6.9×107J强化训练新知讲解三、环境保护1.热机的利用带来的环境污染汽车排放尾气燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境。新知讲解2.怎样控制热机对环境造成的污染（1）改进燃烧设备，消除烟尘；（2）提高燃料的综合利用，采取之中供热（3）充分利用污染少和无污染的能源知识总结热机效率和环境保护

热机运转中，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值,叫热机的效率。

3.了解热机使用会污染环境，要控制热机对环境造成的污染。目标测试1.（2018·龙东）一个成年人参加一次长跑，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，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）

1.2×107不变2.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是(

)A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比B.燃料没燃烧时就没有热值C.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无关D.容易燃烧的燃料热值一定大C目标测试3.下列说法正确的是（）A.燃料燃烧时，质量越大，热值越大。B.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关。C.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小。D.燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值。B目标测试4.下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（）A.热机排出的尾气没有内能B.热值越大的燃料，燃烧时放出的热量越多C.热机的效率能达到100%D.热机的大量使用会造成环境污染D目标测试5.酒精的热值是３×107J／kg，要放出6.0×106J的热量，需完全燃烧多少kg酒精?如果燃气的密度为1.2kg/m3,燃气的热值为4×107J／m3,要放出同样的热量，需完全燃烧多少kg的燃气？解：需完全燃烧酒精的质量：m1==