10.6 燃料的利用和环境保护 导学案
导学目标
1.知道在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。
2.知道什么是燃料的热值和单位，会查燃料热值表。
3.了解提高锅炉效率和燃料利用率的措施，进行节约燃料的教育。
重点：燃料热值的概念和单位，并根据定义计算燃料燃烧放热的有关问题．
难点：提高锅炉的效率要从联系实际入手，分析实际问题，知道锅炉的效率．
自主学习
1．能够燃烧的物质叫做 ，它的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，燃料的
能转化为 能。
2．相同质量的不同燃料，燃烧时化学能转化为内能的量是_________的。某种燃料 燃烧时 能转化为 的量（ 的热量）叫这种燃料的热值。
3．热值的单位是 ，有些气体燃料的热值单位也用 。
4．火箭的燃料用液态氢，是因为氢的 大。
5．锅炉有效利用的热量与 之比，叫锅炉的效率，计算公式是
。
6.节约能源、保护环境的主要措施是 。
合作探究
（一）燃料的热值及其单位、物理意义。
读一读：精读教材28页内容。
想一想：同时燃烧质量1kg的汽油和1kg的废报纸，它们放出的热量 （选填“一样”或“不一样”）多，原因是： 。
填一填：
1.热值的定义： 叫做这种燃料的热值。
2.公式：若用Q放表示放出的热量，用m表示完全燃烧的燃料质量，用q表示热值，则燃料完全燃烧放出的热量的计算公式可以表示为： 。
3.单位： ，干木柴的热值是1.2×107J/kg,其物理意义是 .
4.有些气体燃料的热值单位是J/m3，如煤气的热值是3.9×107J/ m3，其物理意义是 ，若用Q放表示放出的热量，用V表示完全燃烧的燃料体积，用q表示热值，则燃料完全燃烧放出的热量的计算公式可以表示为： 。
试一试：
5.完全燃烧0.5kg汽油能放出多少热量？要放出6×105J的热量，至少需要燃烧多少酒精？（汽油的热值为4.6×107J/kg,酒精的热值为3×107 J/kg）
（二）炉子的效率、提高炉子效率的措施
读一读：教材第29页内容。
填一填：
1.利用燃料获得内能，一般燃料放在什么地方？答： ；
2.燃料实际燃烧释放的能量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）按照理论值计算出来的热量，原因是： 。
3.我们有效利用的能量 （选填“等于”或“不等于”）燃料实际燃烧所放出来的热量，原因是： 。
4.炉子效率（结合能流图回答）
炉子中燃料完全燃烧
放出的热量能流图
（1）定义： 叫做炉子效率。
（2）炉子有效利用的热量为Q有，燃料完全燃烧放出的热量是Q总，炉子效率公式可以写成：η= ；
（3）提高炉子效率的方法：
第一、 ；（如 ）。
第二、 ；（如 ）。
（三）有效利用燃料的措施、环保措施
调查、讨论、交流：
1.现代锅炉的效率是 ，一般锅炉的效率是 。
2.某锅炉的效率为58%，它的物理意义是 。
3.怎样提高燃料的利用率，减少环境污染？
A ；B 。
当堂检测
1．完全燃烧14克酒精放出的热量是 。
2．有一箱木炭，它的质量为10Kg,热值为3.4X107 J∕Kg，若用掉一半，剩下的木炭的热值为 ，半箱木炭燃烧最多能放出的热量是 。
3．燃料热值的大小由燃料本身的性质决定，与燃料的质量、体积、放出的热量、是否完全燃烧等因素都 。
4．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功 次．若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J．(q柴油=4.3×107J/kg)
5.一桶煤油用掉一半，剩下的煤油（ ）
A.密度和热值不变，比热容减为原来的一半
B.燃料的比热容和密度不变，热值减为原来的一半
C.热值和比热容不变，密度减为原来的一半
D.密度、热值、比热容都不变
6．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A.燃料燃烧时，随着不断放热，热值越来越小
B.采取措施使燃料燃烧得更充分，就可以提高燃料的热值
C.酒精用去一半后，剩余酒精的热值会变小
D.燃料实际燃烧时放出的热量，比按热值计算出的热量少
7．下列关于燃料热值概念的叙述正确的是（ ）
A.燃烧时放出热量多的燃料的热值大
B.相同质量的不同燃料燃烧时放出热量多的燃料的热值大
C.质量1 kg完全燃烧时放出热量多的燃料的热值大
D.质量1 kg燃烧时放出热量多的燃料的热值大
8．天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为8×107J／m，完全燃烧0.05m3天然气可以放出多少J的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升多少℃？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
我的收获
10.6 燃料的利用和环境保护
1.知道在燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能.
2.知道什么是燃料的燃烧值及其单位.
3.会查热值表,并知道某种燃料热值的物理意义.
4.通过燃料燃烧过程的分析,归纳出燃料燃烧的能量转化.
5.通过对影响锅炉效率的分析,了解提高锅炉效率应采取的措施.
【重点难点】
重点:热值的定义及其单位.燃料的有效利用.
难点:理解热值的物理意义.
【新课导入】
导入1:情景导入
1.人要生存,离不开能量,机器要运转,也离不开能量,而内能又是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一.本节我们的任务就是来认识一下人们是如何利用内能的.
说到内能的利用,首先要考虑内能的来源,而燃料的利用正是这一来源的主要途径.下面我们先来讨论燃料及与燃料有关的问题.
2.联系生产和生活的实例说明人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能.教师可以参考的实例有:①原始社会火的利用;②现代社会中取暖的方法之一煤取暖;取暖方法之二电取暖,而电能的获得主要的方法是火力发电;③新能源利用处于发展阶段而不是成熟阶段.
导入2:设疑引入
我们分别用煤和木柴把同一壶水烧开,需要的煤和木柴的多少一样吗?煤和木柴燃烧放出的热量不可能全部被水吸收,水吸收的热量到底占放出热量的多少呢?
我们学习了这节课的内容后,同学们便会解答上面的问题了,从而引入新课.
【课堂探究】
一、燃料的特点
教师:我们都知道,煤炭、汽油、柴油是燃料,除此之外还有哪些是燃料?
学生:柴火是燃料.
学生:酒精、蜡烛也是燃料.
学生:煤气、天然气也是燃料.
教师:同学们说得很好,谁能归纳一下,它们都有哪些共同的特点?
学生:它们都能够燃烧.
学生:它们燃烧时都能放出热量(内能).
教师:那么燃料燃烧时获得的内能是由什么能转化来的呢?
学生:在燃料燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能放出热量.
教师:燃料燃烧实际发生的是一种化学变化,在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能.
总结:燃料的特点:能够燃烧.燃烧是化学能转化为内能的过程.
二、燃料的热值
教师:同学们归纳了燃料的共同特点是都能燃烧.那么不同燃料在燃烧时有什么不同呢?煮饭时用煤为什么比用柴草好呢?
学生:煤比柴草放出的热量多.
教师:煤一定比柴草放出的热量多吗?怎样比较才更合适?(类比:铁一定比棉花重吗?)
学生:应取相同质量的煤与柴草相比.
教师:它们质量相同,就一定是煤放出的热量多吗?
学生:不知道.
教师:还应补充一条:要让它们都充分燃烧.在它们都烧完、烧尽的条件下,才有可比性.
为了比较不同燃料的这一差异,我们引入一个新的概念——燃料的热值.
定义:1千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值.
单位:焦/千克.
物理意义:热值直接反映了燃料的燃烧特性.热值大,反映单位质量的该种燃料完全燃烧时放出的热量多(化学能转化成的内能多).
看课本中的表:几种燃料的热值(指导学生学会表述其物理意义)
教师:汽油的热值为4.6×107焦/千克.其物理意义是什么?一桶汽油与半桶汽油相比,哪个热值大?
学生:(略)
三、燃料的有效利用
1.影响燃料有效利用的因素
教师:1千克干木柴完全燃烧能放出多少热量?
学生:1.2×107焦.
教师:这些热量若全部被水吸收,可把35千克左右的水由20 ℃烧开.实际生活中1千克干木柴能把35公斤20 ℃的水烧开吗?
学生:不可能.
教师:那是为什么呢?
学生:因为燃料不可能做到完全燃烧.
学生:因为热量有散失,水吸不到那么多热量.
教师:燃料燃烧时需氧气助燃,供氧不足是燃料不能完全燃烧的主要原因.另外,烟气也会带走大量热量,炉壁还会传走一部分热量.这样就使得真正传给水的热量仅占燃料放出热量的一小部分.当然不能烧开那么多水.
2.提高锅炉效率的措施
为了反映锅炉对燃料的利用率,我们经常用锅炉的效率来描述.
锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比,叫做锅炉的效率.
为了提高锅炉的效率,人们做了种种努力,主要措施有:增加供氧量.如用风箱、吹风机就起了这一作用.大型工业锅炉还采用把煤粒用鼓风机吹起来烧,使效率大大提高.
炉壁选用隔热材料.这主要是为减少炉壁向外传热.
增大受热面积.大型锅炉采用供水管道直接分布在炉膛内,使其充分受热,减小了烟气的热损失.
目前,我国炉具的平均效率还较低,若平均效率能提高1%.全国每年节省的燃料相当于一个大型煤矿的年产量.可见,改造炉具,提高炉子的效率具有巨大的节能潜力.
四、内能对环境的影响
1.废气污染(CO,SO2、酸雨).
2.噪声污染.
五、保护环境,减少污染措施
1.改进燃烧设备,采取集中供热,加装消烟除尘装置.
2.提高内能的综合利用率.
把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品;把内能的一次利用变为多次利用(如用余热供暖等).
3.充分开发、利用污染小或无污染的能源(如太阳能等).
我国政府历来重视环境问题,把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置.只要我们大家都能像重视生命一样重视环境,责无旁贷地承担起保护环境的义务,难题也就变得不难了,就一定能使天更蓝、水更清.
第六节 燃料的利用和环境保护
1.燃料的热值
(1)能量转化:燃料燃烧过程中化学能转化为内能.
(2)热值
定义:1 kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值.
单位:J/kg
2.有效利用燃料
(1)锅炉的效率
(2)提高燃料利用率的方法
(3)提高燃料利用率的意义——节约能源,环境保护
1.现代火箭用液态氢作燃料,是因为它具有( C )
A.较大的比热容 B.较低的沸点
C.较大的热值 D.较高的凝固点
2.煤的热值比木柴的热值大,这表示( D )
A.烧煤比烧木柴产生的热量多
B.烧煤比烧木柴产生的温度高
C.煤比木柴具有的内能多
D.相同质量的煤和木柴完全燃烧,煤放出的热量多
3.甲、乙两台热机,甲的效率比乙的低,其含义是( D )
A.甲热机消耗的燃料多
B.甲热机比乙热机做功少
C.甲热机的功率比乙热机的小
D.做相同的有用功,甲损失的能量比乙损失的多
4.汽车发动机工作时把内能转化为 机械能 ,当汽油在发动机内燃烧不充分时,这时发动机的效率 降低 (选填“升高”“不变”或“降低”).?
5.一台内燃机运行时各种能量损耗大致为:汽缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的机械效率为 35% .?
6.完全燃烧2 kg汽油放出多少热量?要放出6.0×106 J的热量,需完全燃烧多少克酒精?
解析:完全燃烧2 kg汽油放出的热量
Q=q汽油m汽油=4.6×107 J/kg×2 kg=9.2×107 J.
放出6.0×106 J的热量,需完全燃烧的酒精的质量m===0.2 kg=200 g.
答案:9.2×107 J 200 g
1.节能减排
节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放.我国“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%.这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是维护中华民族长远利益的必然要求.
2.节能减排,从我做起
一些简单易行的改变,就可以减少能源的消耗.例如,离家较近的上班族可以骑自行车上下班而不是开车;短途旅行选择火车而不搭乘飞机;在不需要继续充电时,随手从插座上拔掉充电器;如果一个小时之内不使用电脑,顺手关上主机和显示器;每天洗澡时用淋浴代替盆浴,每人全年可以减少约0.1吨二氧化碳的排放……还可以根据不同的环境、地点,进行适当的调整.
