第十三章内能与热机第4节 热机效率和环境保护导学案（含答案）2023-2024学年度泸科版物理九年级上册

第四节 热机效率和环境保护
导学目标
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立燃料热值的概念.
2.能利用燃料的热值表计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量.
3.了解热机工作时能量的主要流向,对热机效率有初步的认识,大致说出提高热机效率的途径.
重点难点
重点:掌握热值的概念和单位,根据热值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量.
难点:理解热值的实际物理意义及有关热值的计算.
导学过程
一、燃料的热值
活动一：请同学们自学教材P50~51完成以下问题。
固体 气体
定义 某种燃料完全燃烧放出的______与所用该燃料的______之比，叫做这种燃料的热值 某种燃料完全燃烧放出的______与所用该燃料的______之比，叫做这种燃料的热值
符号 Q:燃料完全燃烧释放的热量m: 燃料的质量q: 燃料的热值 Q:燃料完全燃烧释放的热量V: 燃料的体积q: 燃料的热值
公式 Q=______ Q=mV
单位 J/kg J/m3
二、热机效率与环境保护
活动二：请同学们自学教材51~53页完成以下问题
1.热机效率
（1）定义：热机运转中，____________与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，称为热机效率。
（2）公式：=____________。
2.提高热机的效率的途径:
（1）减少____________中的热量损失。
（2）尽量简化____________部分，并选用优良的润滑材料减小______，以减小能量损失。
3.观察下图热机的效率能否达到100％？为什么？
由图可知，热机工作时，并不能将燃料所蕴含的化学能全部用来对外做功，有很大一部分能量在工作中损耗掉了，即W我来闯关
1.关于燃料的热值,下列说法中正确的是(　　)
A.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
B.燃烧1 kg某种燃料放出热量的大小等于燃料热值的大小
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
2.关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　）
A．热机做的有用功越多，效率就越高
B．相同的两辆汽车，装满一箱油，能开的路程越大的效率越高
C．汽车开的速度越大，发动机的效率越高
D．热机的效率越高，做的额外功就越少
3.为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是(　　)
A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
4.合理分类和利用垃圾可以变废为宝,在一定条件下,1 t垃圾能榨出170 kg燃料油,若燃料油的热值为4.0×107 J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为______ J,燃烧时燃料油的化学能转化为______能。
5.天然气、煤气的热值和价格如表所示,在相同条件下使用______(选填“天然气”或“煤气”)更经济。小明家一个月用去70元的煤气费,则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为____________J。
物质 天然气 煤气
热值/(J·m-3) 7.5×107 3.9×107
单价/(元·m-3) 2.0 1.4
6.运-20飞机是我国研究制造的新一代大型运输机，具有航程远、载重大、飞行速度快、巡航高度高、低速性能佳等特点。它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，使发动机获得向前的动力。若运-20飞机在高空中飞行1h发动机提供的机械功为1.8×1011J，需要燃烧航空煤油5000kg。已知航空煤油的热值为4×107J/kg。试求在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）该飞机发动机的热机效率是多大？
我的收获
参考答案
导学过程
一、热量 质量 热量 体积 mq
二、1.(1)对外做的有用功 (2) 2.（1）燃烧过程 （2）机械传动 摩擦
我来闯关
1.A 2.B 3.D
4.6.8×109　内
5.天然气　1.95×109　
6.（1） （2）90%
解析：（1）由题意可知，需要燃烧航空煤油5000kg，航空煤油的热值为4×107J/kg，根据热值公式可知，航空煤油完全燃烧放出的热量为
航空煤油完全燃烧放出的热量为。
（2）由题意可知，在这1h内，发动机提供的机械功为1.8×1011J，由（1）可知，在这1h内，航空煤油完全燃烧放出的热量为，则该飞机发动机的热机效率为
该飞机发动机的热机效率为90%。