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1、第四节 热机效率和环境保护 学习目标：1、建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。2、了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，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。学习过程：一、导无论是烧菜做饭，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。即从原始人类学会用火的那天起，至今，人们使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？以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢？今天我将和大家一道共同来学习“第四节热机效率和环境保护”。（出示课题）二、学：1
2、、木柴取暖、煤气烧饭、锅炉中煤炭燃烧、内燃机车、飞机、轮船等，引出常见的燃料。2、常见的燃料有木柴、煤炭、汽油、酒精等，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？3、交流与讨论：如何比较不同燃料燃烧释放能量的能力的不同？注：如果学生不能回答，可由教师引导：必须保证哪些量相同才能进行比较？（燃料的质量要相同，而且都要完全燃烧）。4、引导学生给热值下定义。（一）、燃料的热值定义：把1千克某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）叫做这种燃料的热值。用q表示。（出示板书）。单位是J/kg，气体燃料热值单位是J/m3。思考：给热值下定义时你认为应该注
3、意哪些？（一是质量必须是单位质量1千克，这就保证了质量相同；二是必须完全燃烧）强调：热值是燃料的重要特性，只和燃料的种类有关，与质量和是否完全燃烧无关。学生查热值表，并表述木柴、液化气热值的物理意义。5、引导学生推导热值的计算公式。由热值的定义我们知道：1kg的干木柴完全燃烧释放出1.2107J的热量；那么质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？学生回答：mq。由此得出热值的计算公式：Qmq。思考：气体燃料通常不用质量而用体积，因此计算气体燃料放热时，公式应该写成？6、例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解：查表可知q3.3107J/kg，所以Qmq4 kg3.3107J
4、/kg1.32108 J。答：完全燃烧释放的热量为1.32108 J。7、学生估算：在图1226所示的情况下，所需的干木柴、烟煤和汽油。交流与讨论：在图1226中，而实际需要的干木柴、烟煤和汽油的质量大大超过计算得出的数值，这是为什么？（二）、热机效率。1、引语：实际上热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作的过程中损耗掉了。2、课件展示：课本第38页图1227“热机燃料燃烧能量走向示意图”。由图可知，真正能转变为有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。3、引导学生由机械效率的定义得出热机效率。定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量
5、的比值称为热机效率。用表示（即Q有/Q总100）。过渡语：为了合理利用能源，人们一直都在努力提高热机的效率。4、学生自学P38第四自然段交流与讨论：如何合理利用能源，提高热机的效率？后学生归纳：主要途径是减少热机各种能量损失。具体措施：（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）5、课件展示：各种热机的效率思考：热机的效率能否达到100？为什么？（三）环境保护引语：热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了一些负面影响，造成了环境污染，如噪声污染、废气污染等。1、课件展示：燃料燃烧造成的环境污染的有关图片和生活场景。
6、2、交流与讨论：通过上面的展示，并联系我们的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响？后学生归纳：（1）燃料燃烧排放的烟尘，使空气混浊，影响动植物生长。（2）汽车等交通工具排放的尾气：如过多CO2引起地球温室效应，全球气候变暖。CO能造成“煤气中毒”，让人缺氧致死。SO2会形成酸雨，危害植物、危害庄稼，破坏生态平衡，还会腐蚀建筑物3、阅读：我国大气环境质量标准和信息窗内容，进行环保总动员。4、交流与讨论：结合生活实际谈谈：为了保护环境，应该怎样从我做起？然后抽几个学生代表上台发表环保演讲。三、展：1、液化气的热值是4.9107J/ m3，其物理意义是（），完全燃烧5 m3 的液化气可以产生（）
7、J的热量。2、火箭常用液态氢气作燃料，其原因是（）。3、下列关于热值的说法正确的是（）A.燃料不燃烧，其热值为零。B.燃料不完全燃烧其热值要变小。C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。D. 燃料燃烧时放出热量多的其热值就大。4、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能烧开5瓶水，而0.6 kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的（）不同，若q无烟煤=3.4107J/kg，5瓶水的质量是9kg，从20到烧开，那么这个煤炉的效率是（）。（一个标准大气压下）5、要提高热机的效率，下列做法不可行的是（）A.尽量减少废气带走的热量。B.尽量保持机械部件之间有
8、良好的润滑。C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。D.尽量减少散热损失。6、煤和石油在燃烧时生成的气体中含有大量的二氧化碳、氮氧化合物等，燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，这些（）和（）排放到空气中，严重污染了大气。四、释1、 用煤炭烧开水，水实际吸收的热量远远小于依照热值计算的热量，为什么？2、从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另外一个主要缺点是什么？五、练：1、干木柴的热值是12107J/kg,它的物理意义是_。完全燃烧4kg的干木柴，能放出 J的热量 2、酒精的热值是3107J/kg，若要获得9107J的热量，至少需要燃烧_kg的酒精。 3、四口之家分别单独使用不同
9、种类的燃料时的平均月消耗量为：木柴约为200kg，烟煤约为80kg，液化石油气约为30kg，煤气约为60kg，这四种燃料中哪一种燃烧的热值最高？（ ） A液化石油气 B煤气 C烟煤 D木柴 4、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有 A较大的比热 B较低的沸点 C较大的热值 D较高的凝固点 5、甲种燃料的热值小于乙种燃料的热值，下列说法正确的是（ ） A、甲种燃料比乙种燃料的热量少 B、完全燃烧mkg乙种燃料，刚好烧开一壶水，那么用mkg甲种燃料也能烧开这壶水 C、完全燃烧相同质量的两种燃料，乙种燃料放出的热量多 D、通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值越大 6、小丽家去年冬天的供暖比往年好
10、很多，这是因为热网改造后，由原来的小锅炉房供暖变为沈海热电余热供暖，从能源利用的角度来看，沈海热电站这种既供电又供热的热电站与一般的火电站相比，提高了_，也较好地控制了污染。 7、近年来沈阳市采取了居民小区集中供热的方式，拆除了千余根烟囱，减少了高温的废气向周围大气的扩散，及它与大气间的热传递，减轻了对大气的污染，提高了燃料的利用率，减少了能量的损失。根据上述内容请你找出一个与物理相关的名词 。 8、小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4. 2103 J/ ( kg)，他想估算一下自己家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg、20的水烧开。 小明家每天烧水做饭需要多少热量？ 如果普通煤的热值为3107J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少煤？ 小明家实际平均每天需要4块蜂窝煤，按每块含煤0.5kg算，他每天实际用煤2kg。由此小明计算出他家煤炉的效率只有16 .5，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？ 9 、某学校每天需将1000kg、20的水烧开供师生饮用。 试计算每天烧开水所需要的热量是多少？ 若分别用煤炭、煤气、天然气做燃料，根据课本中的知识和你生活是的经验，简述以上三种燃料中使用哪种燃料对大气污染程度最重以及它对大气的污染物主要是什么。
