第十章 机械能、内能及其转化 第六节 燃料的利用和环境保护 课件 (共26张PPT)2023-2024学年北师大版物理九年级全册

(共26张PPT)
第六节 燃料的利用和环境保护
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
燃料的热值(q)
知1－讲
1
1. 燃料
(1)分类： 固体燃料、液体燃料、气体燃料。
(2)能量转化： 化学能内能。
只有燃料完全燃烧时，燃料的化学能全部转化为内能。
知1－讲
2. 探究燃料的放热能力
实验设计：测量出10 g 酒精和10 g 碎纸片，将其分别放在两个燃烧皿中，对质量相等的水加热，使酒精和碎纸片充分燃烧，记录加热前后放在水中两支温度计的示数。
分析论证：质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧后，两杯水升高的温度不同，表明这些燃料燃烧时，放出热量的多少不同。
实验结论：不同燃料的放热能力不同。
知1－讲
思想方法
控制变量法
研究燃料放出的热量和物质种类的关系，需要控制燃料质量相同，改变燃料种类，比较放出的热量，这里使用了控制变量法。
转换法
燃料放出热量的多少可以通过液体升高的温度比较，这里使用了转换法。
知1－讲
3. 热值
(1)物理意义 表示不同燃料完全燃烧时放热的能力。
(2)定义 某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量(放出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值。
(3)定义式
比值定义法
知1－讲
(4)理解要点 ①热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
②气体燃料的热值q＝，热值单位为“J/m3”；气体燃料完全燃烧放出的热量 Q＝qV。
知1－讲
类比思考 热值和比热容都是物质的特性，那么热值和比热容有什么不同？
类比结果
热值和比热容的比较
①定义不同；②描述对象不同，热值针对燃料，而比热容针对所有物质；③单位不同，热值单位是“J/kg”或“J/m3”，而比热容单位是“J/(kg·℃)”。
知1－练
例 1
小聪为比较酒精和汽油热值的大小，利用如图1所示
的装置进行了实验。
知1－练
解题秘方：比较不同燃料热值的大小实验利用了控制变量法和转换法。
知1－练
(1)取质量相等的酒精和汽油为燃料，制成酒精灯和汽油灯。在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的_______(填“同种”或“不同”)液体。同时点燃两灯，对两杯液体加热。
解析：根据控制变量法，应在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的同种液体。
同种
知1－练
(2)小聪从开始加热时，记录温度计的示数，待燃料_________(填“全部燃烧”或“燃烧相同的时间”)后，小聪根据温度计的示数变化绘制出了
如图丙所示的图像，由图像可知，
________(填“酒精”或“汽油”)
的热值较大。
全部燃烧
汽油
知1－练
解析：实验中待燃料全部燃烧，通过观察温度计示数的变化来比较两种燃料热值大小；由图丙可知，b图像中的液体的末温高，则汽油放出的热量多，汽油的热值大。
知1－练
(3)如果该实验选择比热容______(填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更加明显。
解析：在吸收相同热量的情况下，比热容小的物质温度升高得多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显。
小
知1－练
(4)若已知液体的比热容、液体的质量及两种燃料的质量，小聪计算出液体吸收的热量，他通过这些数据_______ (填“ 能”或“ 不能”)准确地计算出酒精和汽油的热值，因为_____________________________________
______________。
不能
燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收，
存在热量损失
知1－练
1. 如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。比较不同燃料的热值，应选择_______两图进行实验；要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过___________
(填“加热的时间”或
“升高的温度”) 来反
映的。
甲、乙
升高的温度
知1－练
[中考·陕西] 在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量是________J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧______kg 的煤气，这是通过_______的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值______(填“变大”“变小”或“不变”)。[ 水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg]
例 2
6.72×105
0.016
热传递
不变
知1－练
解题秘方：不计热量损失，煤气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸，先用Q吸＝cm(t－t0)计算出水吸收的热量；根据Q放＝mq计算出需要完全燃烧煤气的质量。
知1－练
解析：水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)× 2 kg×(100℃－20℃)＝6.72×105 J。不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq得， 需要完全燃烧煤气的质量m＝＝
＝0.016 kg。用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。
知1－练
2. [安徽模拟] 完全燃烧0.3 m3液化石油气放出的热量全部被100 kg 水吸收，可以使水的温度升高到45 ℃。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，液化石油气的热值q＝4.9×107 J/m3，则水的初温为 _______℃。
10
知2－讲
知识点
锅炉的效率
2
1. 定义 锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作锅炉的效率。
2. 定义式
知2－讲
关联知识
热机工作时，燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做有用功，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值叫热机效率。
知2－练
我国在世界上首次对可燃冰实现安全可控开采。1m3可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，已知 q天然气＝2.1×107 J/m3，c水＝4.2×l03 J/(kg·℃)。求：
解题秘方：先根据放热公式Q放＝qV计算出燃料完全燃烧放出的热量，然后根据效率公式η＝的变形公式求出水吸收的热量，最后根据吸热公式Q吸＝cmΔt的变形公式求出水的质量。
例 3
知2－练
解：由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出约150m3天然气，则1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量Q放＝q天然气V天然气＝2.1×107 J/m3×150 m3＝3.15× 10 9 J 。
(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是多少？
知2－练
解：水吸收的热量Q吸＝Q放×80% ＝3.15×109 J × 80% ＝2.52×109 J ， 水的质量m水＝＝＝1×104 kg。
(2)若上述热量80% 被水吸收，可将多少千克的水从25 ℃加热至85 ℃？
知2－练
3. [渭南二模] 菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃ 至180 ℃ 之间。用天然气将质量为0.02 kg 的菜油从室温20 ℃ 加热到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60% 被菜油吸收，则菜油吸收了_______J 热量， 燃烧了__________m3的天然气。[取c菜油＝2.0×103 J·(kg·℃)－1，天然气的热值为4×107 J/m3]
6×103
2.5×10－4
燃料的利用和环境保护
燃料的热值
锅炉效率
定义式
q＝
定义式
η＝
燃烧放热