第十四章 內(nèi)能的利用 第 2節(jié) 熱機(jī)的效率 學(xué)習(xí)目標(biāo) 位、計(jì)算公式。 散失的途徑、提高熱機(jī)效率的方法。 自主探究 之比 ,叫做這種燃料的熱值。 熱量的單位是 ,質(zhì)量的單位是 ,則熱量的單位是 ,符號(hào)是 。 的那部分能量 ,與燃料完全燃燒放出的能量之比 ,叫做熱機(jī)的效率。 合作探究 一、熱值 生活體驗(yàn) :生活中我們可以使用哪些燃料 ?這些燃料如何分類 ? 思路點(diǎn)撥 :生活中經(jīng)常使用的燃料有很多 ,可以按狀態(tài)分類。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。 思考討論 : (1)1 0 放出的熱量是否相同 ? (2)相同條件下 ,1 木柴和 1 哪一種燃料能燒開更多的水 ? (3)燒開同一壺水 ,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量一樣嗎 ? (4)1 (5)影響燃料燃燒放 出熱量的因素是什么 ? 答案點(diǎn)撥 : (1)干木柴在同樣燃燒時(shí) ,木柴的質(zhì)量越大 ,燃燒放出的熱量越大。 (2)1 (3)燒開同一壺水 ,用干木柴和用天然氣所需要燃燒的質(zhì)量不同 ,用干木柴的質(zhì)量大 ,用天然氣的質(zhì)量小。 (4)干木柴燃燒得越充分 ,放出的熱量就越大 ,完全燃燒比未完全燃燒放出的熱量大。 (5)燃料的質(zhì)量、燃料的種類、燃料燃燒的狀況。 自主學(xué)習(xí) :閱讀課本 23“ 燃料的熱值 ” 的內(nèi)容 ,學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)。 熱值在數(shù)值上等于 某種燃料完全燃燒放出的熱量 。 = ,氣體燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式為 Q= 。 二、熱機(jī)的效率 思考討論 : (1)用煤燒水時(shí) ,煤能完全燃燒嗎 ? (2)煤燃燒放出的熱量能全部被水吸收嗎 ? 答案點(diǎn)撥 : (1)煤不能完全燃燒 ,損失了一部分熱量。 (2)爐灶本身吸收一部分熱量 ;高溫的煙氣帶走了一部分熱量 ;一部分熱量直接散失掉了。水吸收的熱量只占煤燃燒放出熱量的一部分。 類比分析 :在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒 ?燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了 ? 思路點(diǎn)撥 :熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī) 械能的裝置 ,燃料燃燒釋放的能量只有一部分用來(lái)做有用功 ,還有相當(dāng)一部分能量散失掉了。 自主學(xué)習(xí) :閱讀課本 24“ 熱機(jī)的效率 ” 的內(nèi)容 ,學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)。 可以有效地做到節(jié)約能源。 (1) ,節(jié)約能源、減少污染 ; (2) ,減少各種能量損失 ,提高效率 ; (3) ,提高燃料的利用率。 課堂檢測(cè) 以下說(shuō)法中正確的是 ( ) 與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無(wú)關(guān) 燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值 質(zhì)量越大 ,熱值越大 可以幫助我們解決許多生活中的實(shí)際問(wèn)題。例如家中買煤時(shí) ,我們最應(yīng)該關(guān)心煤的 ( ) 3.1 剩下的汽油 ( ) 是因?yàn)樗哂?( ) 沸點(diǎn) 則內(nèi)燃機(jī)的效率可表示為 ( ) 100% 100% 100% 100% 兩種燃料完全燃燒時(shí)的 則甲、乙兩種燃料的熱值關(guān)系是 ( ) q 乙 q 乙 =q 乙 無(wú)法判斷 下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 效率一定高 效率一定高 效率一定高 溫度由 10 升高到 20 所吸收的熱量是 J;如果這些熱量由燃燒焦炭來(lái)提供 ,那么需要完全燃燒 c 水 =103 J/(), q 焦炭 =107 J/ 溫為 30 的水燒到 80 , 消耗了 20 103 J/(), 煤氣的熱值為 107 J/水吸收的熱量為 J,煤氣完全燃燒放出的熱量為 J,煤氣灶燒水的效率為 %。 10.“ 可燃 冰 ” 作為新型能源 ,有著巨大的開發(fā)使用潛力 ,同等條件下 ,“ 可燃冰 ” 完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍 ,說(shuō)明 “ 可燃冰 ” 的 很大。以 10倍的關(guān)系粗略計(jì)算 ,1 可燃冰 ” 完全燃燒放出的熱量為 J,可以使 水從 20 加熱至 60 。 c 水=103 J/(), q 煤氣 =107 J/ 太陽(yáng)能熱水器每天能使 500 0 , 那么這些水吸收的熱量為 J,這些熱量相當(dāng)于完全燃燒 天然 氣的熱值取 7 107 J/的比熱容 c=103 J/() 容積為 80 L,裝滿水。 c 水 =103 J/(), 107 J/ (1)熱水器中水的質(zhì)量是多少 ? (2)水溫升高 50 需吸收多少熱量 ?產(chǎn)生這些熱量需完全燃燒多少煤氣 ? 通過(guò)實(shí)際調(diào)查和網(wǎng)上查詢 ,繪制了一輛某種型號(hào)普通轎車在額定功率下行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的能量流向圖 ,請(qǐng)你參與討論有關(guān)問(wèn)題。 (1)根 據(jù)圖中的能量流向 ,說(shuō)出該轎車行駛時(shí)有哪幾方面的能量損耗。 (2)若將機(jī)器轉(zhuǎn)化為有用功的能量與輸入發(fā)動(dòng)機(jī)的能量的比值定義為 “ 能量轉(zhuǎn)化效率 ” 。由圖中提供的數(shù)據(jù)可得 ,該轎車的能量轉(zhuǎn)化效率為 。 (保留一位小數(shù) ) (3)對(duì)減少汽車行駛中的能量損耗 ,據(jù)你所知 ,給出一條建議。 (不作解釋 ) 參考答案 自主探究 千克 焦每千克 J/合作探究 一、熱值 1.1 、熱機(jī)的效率 2.(1)使燃料充分燃燒 (2)改進(jìn)熱機(jī) (3)利用廢氣 的能量 課堂檢測(cè) 析 :熱值是燃料的一種屬性 ,與燃料的種類有關(guān) ,1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量為這種燃料的熱值。 析 :氫的熱值大 ,放出相同熱量時(shí)使用的氫的質(zhì)量少 ,用氫作燃料的火箭質(zhì)量小 ,便于升空。 析 :內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒的比值 ,從能量流向圖可得出其機(jī)械效率的表達(dá)式就是 析 :當(dāng)質(zhì)量 燃料甲完全燃燒放出的熱量多 ,根據(jù) q=可知 ,燃料甲的熱值大。 析 :錯(cuò)選 還要看燃 料完全燃燒放出的總熱量 ;錯(cuò)選 誤認(rèn)為功率大 ,效率就高 ,實(shí)際上效率與功率無(wú)關(guān) ;錯(cuò)選 效率就高 ,實(shí)際上是忽略了所做的有用功是否大。 105 14 解析 :由 Q=c 水 m t=103 J/() 10 (20 ) =105 J,m=14 g。 105 105 50 解析 :水吸收的熱量 :Q 吸 =c 水 m(103 J/() 2 (80 ) =105 J,煤氣完全燃燒放出的熱量 :Q 放 =107 J/105 J,煤氣灶燒水的效率 := 100%=50%。 熱值 108 103 解析 :1 叫做這種燃料的熱值 ,所以同等條件下 ,“ 可燃冰 ” 完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍 ,即 q 可燃冰 =10q 煤氣 =10 107 J/108 J/以 1 可燃冰 ” 完全燃燒放出的熱量為 108 J,可加熱水的質(zhì)量 m=103 107 析 :根據(jù)吸熱公式得 Q 吸 =t=103 J/() 500 30 =107 J, 根據(jù)氣體燃料燃燒放熱公式 Q 放 = V=0.9 (1)80 2)107 J 0.4 析 :(1)水的質(zhì)量 :m=V= 103 kg/80 10-3 0 (2)吸收的熱量 :Q=c 水 m(103 J/() 80 50 =0 7 J。 需要完全燃燒的煤氣 :m=0.4 (1)摩擦損耗、散熱損耗、廢氣損耗、燃料損耗 (2