文档内容
第 2 节 热机的效率
教学目标：
1.知道热值的概念。
2.能简单计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3.知道热机的效率,能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。
4.知道提高热机效率的措施。
教学重难点：
重点:燃料热值的概念和理解;热值的计算;热机效率的计算。
难点:对热机效率的理解。
教学方法：讲授法、合作实验法
教学课时：1
教学过程：
【新课导入】
情境导入
为什么不同的燃料释放热量的本领不同?如何比较它们释放的热量的多少?
【课堂探究】
探究点一 燃料的热值
问题1:生活中我们可以使用哪些燃料?这些燃料如何分类?
提示:生活中经常使用的燃料有很多,可以按状态分类。液体燃料有汽油、柴油等,气体燃料
有煤气、天然气等,固体燃料有煤、木柴等。
问题2:(1)1 kg的干木柴和10 kg的干木柴在完全燃烧时,放出的热量是否相同?
提示:不相同,干木柴在完全燃烧时,木柴的质量越大,燃烧放出的热量越多。
(2)相同条件下,1 kg干木柴和1 kg煤,哪种燃料能烧开更多的水?
提示:1 kg煤燃烧后能烧开更多的水。
(3)烧开同一壶水,用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量一样吗?
提示:烧开同一壶水,用干木柴和用天然气所需要燃烧的质量不同。用干木柴的质量大,用天
然气的质量小。
(4)1 kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同?
提示:干木柴燃烧得越充分放出的热量就越多,完全燃烧比未完全燃烧放出的热量多。
总结:影响燃料燃烧放出热量的因素:燃料的质量、燃料的种类、燃料燃烧的状况。
(1)燃料的种类
(2)热值①定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。
②单位:焦每千克(J/kg)或焦每立方米(J/m3)。
(3)引导学生推导热值的计算公式。
由热值的定义我们知道:1 kg的干木柴完全燃烧释放出1.2×107 J的热量;那么质量为m kg
的干木柴完全燃烧释放出多少焦的热量,怎么计算?
由此得出热值的计算公式:Q =mq。
放
(4)固体或液体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=q·m。气体燃料完全燃烧放出热量的
计算公式为Q=q·V。
例题:计算4 kg柴油完全燃烧释放的热量。
解析:查表可知柴油的热值q=4.3×107 J/kg,
所以Q=mq=4 kg×4.3×107 J/kg=1.72×108 J。
答案:1.72×108 J
探究点二 热机效率
问题1:用煤烧水时,煤能完全燃烧吗?
提示:煤不能完全燃烧。
问题2:煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗?
提示:不能;炉灶本身吸收一部分热量,高温的烟气带走了一部分热量,一部分热量直接散失掉
了。
问题3:在内燃机中燃料是否能够完全燃烧?燃料燃烧释放的能量都到哪里去了?
提示:对于热机而言,燃料释放的能量只有一部分用来做有用功,还有相当一部分能量散失了。
总结
(1)热机效率
①概念:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。
②公式:η= 。
说明:热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值,它反映了
能量的利用率,也是热机性能的一个重要标志。由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以
热机的效率总小于1。
(2)提高热机效率的途径
①使燃料充分燃烧。
②尽量减少各种热量损失。
③在热机的设计和制造上采用先进的技术。
④注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
【课堂小结】1.热值:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,单位J/kg,J/m3。
2.有效利用燃料的途径:(1)让燃料尽可能充分燃烧;(2)减少能量的损失。
板书设计
第2节 热机的效率
1.
2.
课堂检测
1.木炭的热值为3.4×107 J/kg,它表示1 kg木炭(D)
A.具有3.4×107 J的热量
B.具有3.4×107 J的内能
C.完全燃烧对外做功3.4×107 J
D.完全燃烧放出热量3.4×107 J
2.将一瓶酒精用去 ,则剩余酒精的密度、比热容和热值(A)
A.都不变
B.都变为原来的
C.热值不变,密度、比热容变为原来的
D.热值变为原来的 ,密度、比热容不变
3.如图所示是内燃机的能量流向图,由图可知,该内燃机的效率是(C)A.10% B.20% C.35% D.45%
4.小明测试了自己家中分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为:木柴约100
kg,烟煤约40 kg,液化石油气约15 kg,煤气约30 kg,这四种燃料中哪种燃料的热值最高(C)
A.木柴 B.烟煤
C.液化石油气 D.煤气
5.为了提高热机效率,可采取的措施是(C)
A.采用热值高的燃料
B.降低热机功率
C.保证良好的润滑减少摩擦
D.以上措施都可以
6.无烟煤的热值是3.4×107 J/kg,表示的意义是 完全燃烧 1 kg 的无烟煤释放的热量是
3 . 4 × 10 7 J 。如果要获得1.7×108 J的热量,需要完全燃烧 5 kg无烟煤。
7.一台柴油机的热机效率为25%,表示的含义是 做有用功 的那部分能量在 总 能量中
占 25% 。用这台柴油机工作时,完全燃烧2 kg的柴油可做有用功 2 . 15 × 10 7 J。(柴油
的热值为4.3×107 J/kg)
教学反思：
本节课通过创设情境启发、引导,学生能够自主探究、思考、讨论、交流学习成果。新
课程注重学生的主动学习,发挥学生的主体作用,因此教学充分发挥了学生的主观能动性,并
与实践相结合,通过自己探索加上教师的引导,使学生的探究一步步走向深入,从中体会探究
的乐趣、知识的魅力、应用的价值,开阔学生的视野,锻炼学生思维。
备课素材：
1.热机产生的影响
(1)燃烧煤、石油产生的污染物:氮氧化合物、粉尘、铅、二氧化硫(造成酸雨)等。
(2)汽车内燃机的废气和冷却水带走的热量约占60%,引起了热岛效应。
(3)噪声污染。
(4)废渣、废液的排放造成环境污染。
2.有助于理解热机效率的小实验
准备十个相同的杯子摆成一排,先用注射器和量筒量取100 mL水,注入第一个杯子中,接着
依次把水从第一个杯子倒入第二个杯子,再从第二个杯子倒入第三个杯子,直至倒入第十个杯
子,每次观察前后两个杯子中水量的变化,最后用量筒量出第十个杯子中水的体积。发现第十
个杯子中水的体积明显变少了,这个小实验说明杯子中的水每倒完一次,总会有水残留在杯子
内壁上,因此后面一个杯子中的水总是比前一个杯子中的水少。能量在使用时也要经过多次转化,能量同样也会有损失,转化后的能量总是小于转化前的能量,
这就涉及了所谓的“效率”问题。热机在将内能转化为机械能的时候,也存在“热机的效
率”问题。
