第十三章　第四节　热机效率和环境保护教案 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第四节　热机效率和环境保护
【2022年版课标要求】
从能量转化的角度认识燃料的热值。
【重点难点】
重点:燃料的热值、热机效率。
难点:热机燃料的走向、提高热机效率的途径、热机的应用与环境的关系。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件、木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气(打火机中装有)等燃料样本,布置学生课前进行有关环境污染方面的社会调查。
学生准备:学案、调查样本。
【教学设计】
【情境引入】
烧水做饭时,我们都需要燃料,你家里使用的是什么燃料 用电、煤气、煤炭、麦秸、玉米秸,哪种燃料更经济实惠 哪种燃料有利于环境保护
【新课教学】
一、燃料的热值
燃料在燃烧过程中,能量是怎样转化的
燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能。
怎样比较不同燃料燃烧放出的热量呢
取质量相同的燃料,让它们完全燃烧,在这个条件下比较不同燃料燃烧释放的热量。
1.定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比,叫作这种燃料的热值。
2.单位:J/kg、J/m3。
3.公式:Q=mq。
　　4.热值表示的物理意义:
酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J。
煤气的热值是1.8×107 J/m3,表示1 m3的煤气完全燃烧放出的热量是1.8×
107 J。
说明:
(1)热值和比热容一样,都是物质本身的一种特性,热值决定于物质的种类,同种燃料的热值相同,不同种燃料的热值一般不同。
(2)热值与燃料的质量及燃烧条件(是否完全燃烧)无关。
(3)Q=mq和Q=Vq都能计算燃料燃烧释放的热量。
　　二、热机效率
在热机内,燃料燃烧释放的能量是不是都能得到利用
观察图示,说一说热机燃料能量的走向。
1.燃料燃烧释放的能量有5个走向:①部分燃料未完全燃烧;②克服摩擦消耗能量;③废气排出带走能量;④机械传热损失能量;⑤转化为对外做有用功的能量。
从燃料燃烧释放的能量走向发现:用来做有用功的能量只占燃料燃烧排放能量的一部分。
2.热机效率:
(1)定义:热机运转中,对外做的有用功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:η=×100%。
(3)特点:总小于1,原因是燃料不能完全燃烧、废气排出带走能量、克服摩擦消耗能量、机械传热损失能量,没办法将全部能量都用来做功。
(4)提高热机效率的途径:提高热机效率,其主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。首先要减少燃烧过程中的热量损失,其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少能量损失。
汽油机的效率为20%~30%,柴油机的效率为30%~40%,因为在做功冲程中,柴油机的燃气对活塞的压强大于汽油机燃气对活塞的压强,在相等的时间内,柴油机燃气对活塞做的功大于汽油机对活塞做的功,所以,柴油机的效率比汽油机高。
三、环境保护
热机对环境的污染有哪些
热机对环境的污染有以下几个方面:
(1)烟尘污染:排放的烟尘使大气十分浑浊。
(2)酸雨污染:排放的二氧化硫和氮氧化合物与空气中的水结合成酸雨,破坏土壤结构,使土壤酸化、损坏建筑物、危害植物使林木降低抗病能力、在酸性湖泊中鱼的种类和数量大大减少。
(3)噪声污染:热机及带动的机器产生的声音会对环境形成噪声污染。
(4)温室效应:燃料燃烧产生的二氧化碳,使大气中二氧化碳的浓度逐年增加,以致引起“温室效应”,使地球的温度上升。
如何保护我们生存的环境
(1)改进燃烧设备,加装消烟除尘装置。
(2)集中供热。
(3)改用气体燃料,普及煤气和天然气。
(4)充分开发利用污染少和无污染的新能源。
(5)在内燃机排气管上安装消音器,减小噪声污染。
(6)大力植树种草。
(7)加强立法,加强环卫部门的执法力度。对工厂和交通工具要强制达标排放。
【课堂小结】
出示课件:
1.热值:①概念;②单位;③公式;④计算。
2.热机效率:①概念;②提高热机效率的途径、具体措施。
3.保护环境,从我做起。
布置作业
课本P53~54作业
课本P54本章练习
【板书设计】
第四节　热机效率和环境保护
一、燃料的热值
1.定义:把1千克某种燃料完全燃烧释放出的能量(热量)叫作这种燃料的热值。用q表示。
2.单位:J/kg(固体、液体)、J/m3(气体)。
3.公式:Q=mq(或Q=Vq)。
4.计算:
二、热机效率
1.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的比值称为热机效率。用η表示。
2.公式:η=×100%。
3.提高热机效率的主要途径:减少热机各种能量损失。
三、环境保护:从我做起