双减作业本14.2热机的效率 学案 （有解析）

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双减作业本14.2热机的效率
知识梳理
1、燃料的热值
(1)燃料燃烧过程中的能量转化：燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，物体的 能转化为周围物体的 能。
(2)燃料的热值
①定义： ，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
②热值的单位 ，读作焦耳每千克。还要注意，气体燃料有时使用 ，读作焦耳每立方米。
2、热机效率
(1)定义： ，称为热机效率。
(2)公式： 。式中，E有为做有用功的能量；Q总为燃料完全燃烧释放的能量。
(3)提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能 燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的 以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
思考讨论
1、在学习热值的概念时，应注意那些问题？
2、有关热值的计算公式有哪些？
难点剖析：
1、关于燃料和热值，以下说法正确的是（　　）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
【解析】
AB、热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况等因素无关，故A正确，B错误；
C、由Q放=qm可知，燃烧相同质量的燃料，热值大的燃料放出的热量多；煤的热值大于干木柴的热值，但不知道煤和干木柴的质量，因此燃烧煤放出的热量不一定比燃烧干木柴放出的热量多，故C错误；
D、火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，与其他相同质量的燃料比，液氢完全燃烧放出的热量更多，故D错误。
故选：A。
2、关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的燃料越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
【解析】
A．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确；
B．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机效率越高时，做一定的有用功，消耗的燃料越少，故B错误；
C．热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故C错误；
D．热机工作时，热机损失的能量中，废气带走的热量多，机械摩擦损失的不是主要的，故D错误。
故选：A。
3、汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%。机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．2.76×104J B．3.22×104J C．2.3×104J D．0.92×104J
【解析】
汽油机的效率为：，
2g汽油完全燃烧产生的热量为：
，
（3）根据可知，获得的机械能为：
。
故选：C。
对应训练：
1、于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C．燃料不燃烧时，热值为0
D．燃料的热值与燃料燃烧时放出的热量和质量无关
2、关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
3、一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5×108J的热量，其中有5.25×108J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是（　　）
A．30% B．40% C．48% D．60%
练习题：
一、填空题（共2题）
1. 焦炭的热值是 ，其物理意义是 ，若完全燃烧 焦炭，放出 的热量。（无须写出计算过程）
2. 天然气热水器将 的水由 加热到 ，水的内能增加了 ，若天然气燃烧放出的热量有 被水吸收，需要消耗 的天然气。[已知水的比热容 ，天然气的热值 ]
二、选择题（共6题）
3. 关于燃料的热值，下列说法正确的是
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
B．燃料燃烧得越充分，则燃料的热值就越大
C．燃料燃烧时质量减少，其热值逐渐减小
D．燃料的热值与燃料的质量以及燃烧情况无关
4. 年 月。我国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”。发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有
A．较小的密度 B．较大的比热容 C．较低的沸点 D．较高的热值
5. 一只蜡烛在燃烧的过程中，下列有关石蜡的物理量变化正确的是
A．比热容变小，热值变小 B．比热容变大，热值变小
C．比热容不变，热值不变 D．比热容变小，热值变大
6. 甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是
A．甲热机比乙热机做的有用功少
B．甲热机比乙热机消耗的燃料多
C．在做相同有用功的条件下，甲热机消耗的燃料多
D．在做相同有用功的条件下，甲热机损耗的能量比乙少
7. 关于热值和热机效率，下列说法正确的是 。
A．使燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
C．使用热值更大的燃料，可以提高热机的效率
D．燃料燃烧释放的热量越多，燃料的热值就越大
8. 如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为
A． B．
C． D．
三、计算题（共1题）
9. 燃气灶烧水时，把质量为 、初温为 的水加热到 ，共燃烧了 天然气（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为 ，天然气的热值为 ，则：
(1) 水吸收的热量是多少？
(2) 水吸收的热量与天然气完全燃烧放出的热量之比称之为效率，我们用 表示。求该燃气炉烧水时的效率是多少？
选做题：
一、实验题（共1题）
10. 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是 ，烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1) 比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过 来反映的。
(2) 比较不同物质吸热升温的特点：
i 应选择 两图进行实验。
ii 不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）。
iii 关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是 。
A.采用相同的加热方法
B.烧杯中分别装入相同体积的不同液体
C.使用相同的烧杯
iv 如果质量和初始温度均相同的 、 两种液体，采用相同燃料供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较快， 液体的比热容较大。
二、计算题（共1题）
11. 可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台 年 月 日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为 ，初温为 的水加热到 ，共燃烧了 天然气，已知水的比热容 ，天然气热值 ，可燃冰的热值为同体积天然气的 倍，求：
(1) 水吸收的热量；
(2) 燃气锅炉烧水时的效率；
(3) 若换用可燃冰，应使用多少 可燃冰。
答案部分
知识梳理
1、（1）化学；内；（2）①某种燃料完全燃烧放的热量与其质量之比；②J/Kg；J/m3。
2、（1）用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值；（2）η=E有/Q放；（3）①完全；③摩擦。
思考讨论
1、在学习热值的概念时，应注意以下问题：
①“完全燃烧”是指燃料全部燃烧变成另一种物质。
②强调所取燃料的质量为“lkg”，要比较不同燃料燃烧本领的不同，就必须在燃料质量和燃烧程度完全相同的条件下进行比较。
③“某种燃料”强调了热值是针对燃料的特性与燃料的种类有关。
2、热量的计算：一定质量m的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= qm，式中，q表示燃料的热值，单位是J/kg； m表示燃料的质量，单位是kg；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
若燃料是气体燃料，一定体积V的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= qV。式中，q表示燃料的热值，单位是J/m3；V表示燃料的体积，单位是m3；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
对应训练：
1、D；2、B；3、A。
练习题
一、填空题（共2题）
1. 【答案】 的焦炭完全燃烧时所释放出的热量是 ；
【解析】已知焦炭的热值为 ，它表示的意思是 的焦炭完全燃烧时所释放出的热量是 ；
完全燃烧 焦炭放出的热量：
。
2. 【答案】；
【解析】（）水吸收的热量：
；
（）由 得，天然气完全燃烧放出的热量：
，
由 得，需要天然气的质量：
。
二、选择题（共6题）
3. 【答案】D
【解析】 某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，据此分析判断。
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放岀热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故D正确。
4. 【答案】D
【解析】发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故D正确。
5. 【答案】C
6. 【答案】C
【解析】效率高说明做的有用功占做的总功的比值大，不能说明做的有用功的多少，故A错误；
热机的效率表示有用功占总功的比例，由题干知甲的效率比乙低，但不知道有用功的大小，因此不能确定热机消耗燃料的多少，故B错误；
甲的效率低，说明做相同的有用功时，甲热机消耗的燃料多，故C正确；
甲的效率比乙的低，说明做相同的有用功时，甲热机消耗的燃料比乙的多，则甲损耗的能量比乙的多，故D错误。
7. 【答案】B
【解析】AD、热值是燃料的特性，与燃烧情况和放出热量的多少无关，故AD错误；
B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机的效率，故B正确；
C、热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，故C错误；
故选：B。
8. 【答案】B
【解析】解：由能流图可知：
燃料完全燃烧放出的热量为 ，有用机械能即有用功为 ，所以内燃机的效率可表示为 。
三、计算题（共1题）
9. 【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1) 水吸收的热量：
。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：
，
则该燃气炉烧水时的效率：
。
选做题：
一、实验题（共1题）
10. 【答案】
(1) 甲、乙；温度计升高的示数
(2) i 甲、丙
ii 加热时间
iii B
iv ；
【解析】
(1) 比较不同燃料的热值，应控制加热液体相同而燃料不同，由图示可知，应选择甲、乙两图进行实验，根据 ，燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计升高的示数来反应的。
(2) i 比较不同物质吸热升温的特点：
根据控制变量法，要控制相同质量的不同物质吸收相同的热量，比较温度变化的特点，为保证不同物质吸收相同的热量，故应控制燃料相同，只改变吸热物质的种类，选择甲、丙两图进行实验。
ii 根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。
iii 采用相同的加热方法；
使用相同的烧杯；
以上两处选项都是为了控制不同物质吸收的热量相同，故均正确；
烧杯中分别装入相同体积的不同液体，因不同物质的密度不同，根据 ，故两种物质质量不相等，故B错误。
iv 如图丁所示，由图可以看出，加热相同的时间，即吸收相同的热量， 液体的温度升高得较快， 液体的温度升高得慢，根据比较吸热能力的方法，故 液体的比热容较大。
二、计算题（共1题）
11. 【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1) 水吸收的热量：
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：
；
燃气锅炉烧水时的效率：
；
(3) 可燃冰的热值为同体积天然气的 倍，
则可燃冰的热值：，
若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：
。
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