第十三章第四节　热机效率和环境保护—2020秋九年级沪科版物理全册导学课件（18张）

第十二章　温度与物态变化
第四节　热机效率和环境保护
【导学园地】
Ⅰ.规避“两个易错点”:
(1)热值大的燃料燃烧,放出热量不一定多。
(2)不能说“热值与放出热量成正比,与燃料质量成反比”。
Ⅱ.提高热机效率的途径:
(1)使燃料尽可能完全燃烧;尽量减少各种热损失;保持良好的润滑。
(2)设法利用废气的能量,可提高燃料的利用率。
【知识梳理】
一、燃料的热值Ⅰ
1.燃料的种类:燃料的种类很多,如木柴、煤等属于　 　　　;汽油、柴油、酒精等属于　　 　　;天然气、煤气等属于　　　　。?
2.热值:某种燃料　 　　　放出的热量与其　　　　之比,叫做这种燃料的热值。?
3.单位:热值的单位是由　　　　的单位和　　　　的单位组合而成,在国际单位制中热量的单位是　　　,质量的单位是千克,则热值用字母q表示,单位是　　　 　,符号是　　　　。由燃料完全燃烧放出热量的计算公式Q=mq变形可得 。?
固体燃料
液体燃料
气体燃料
完全燃烧
质量
热量
质量
焦耳
焦每千克
J/kg
二、热机的效率Ⅱ
1.燃料很难　　　　燃烧,放出的热量往往比按热值计算出的　　　　(选填“要大”或“要小”),有效利用的热量又比放出的热量　　　　(选填“要大”或“要小”)。?
2.定义:用来做　　　　　　的那部分能量,与燃料　　　　　　放出的热量之比,叫做热机的效率。?
3.热机的　　　是热机性能的重要指标,热机效率高,在做功同样多的情况下,就消耗
　　　　的燃料,从而节约能源,减少　　　　。?
三、环境保护
人们使用的　　　　绝大部分是通过燃烧燃料获得的。然而,就是人们在大量燃烧燃料给社会带来飞速大发展的同时,又给人们提出了一个不容忽视的重大新课题——
　　　　　　和保护问题。?
完全
要小
要小
有用功
完全燃烧
效率
更少
污染
能量
环境污染
知识点一:燃料的热值
【典题1】关于燃料的热值,下列说法正确的是( 　)
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料的热值一定大
C.煤的热值比干木柴的大,煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多
D.0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的热值一样大
名师点睛
热值和密度、比热容等物理量都是物质本身的一种特性。热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。
D
【变式1-1】(2020曲靖期末)下列关于热值说法正确的是(　　)
A.燃料燃烧越充分热值越大
B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大
C.1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量,则煤的热值为3×105 J/kg
D.热值是燃料的一种属性,与燃料的质量无关,不同的物质热值一般不同
D
知识点二:热机的效率
【典题2】如图所示的是汽油机的能量流向,对照此图,下列说法不正确的是(　 )
A.废气的排放所占比例最大,减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段
B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率
C.该汽油机的热机效率为76%
D.该汽油机的能量利用率为30%
C
规律总结
两点理解热机效率:
(1)消耗相同的燃料,热机效率高的,做的有用功多,对于汽车来说跑的路程长。
(2)做相同的有用功,热机效率高的,消耗的燃料少,对于汽车来说跑同样的路程,消耗的燃料少。
【变式2-1】以下提高热机效率的做法错误的是(　 )
A.尽量减小热机功率
B.尽量使燃料充分燃烧
C.保证转动部分良好的润滑
D.尽量减少各种热损失
【变式2-2】如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的热机效率是(　　)
A.25% B.35% C.40% D.75%
A
B
知识点三:环境保护
【典题3】下列关于热机和环境保护的说法中,正确的是(　 )
A.热机排出的尾气没有内能
B.热机的效率能达到100%
C.热机都是使用汽油作燃料的
D.热机的大量使用会造成环境污染
D
规律总结
热机为人类的发展作出了重大贡献,也造成了环境污染。如燃料在燃烧过程中排放的烟尘使大气的能见度降低,排放的废气中含有大量的二氧化硫和氮氧化物等有害气体会形成酸雨。这些都会严重影响人体的健康,同时形成热岛效应影响全球气候等。
【变式3-1】在我国实施的“西气东输”工程中,西部地区的天然气被输送到能源缺乏的东部地区。天然气与煤相比,从热学角度分析,它的优点是　　 　;从环保角度分析,它的优点是　　　　。?
【变式3-2】汽车为人类文明作出了巨大贡献,但同时也对自然生态环境造成了污染,为减小汽车尾气对居民的危害,某市政府购进了不少以天然气为燃料的汽车作公交车,成为该市街头一个新的亮点。
(1)这种汽车的发动机在做功冲程中将内能转化为　　　　能。?
(2)汽车使用天然气作燃料的优点是(写一条)__________________________________
。?
热值大
污染小
机械
节能或环保等
易错点1:对热值的理解
1.(2019大理期中)关于热值的说法,正确的是(　　)
A.没有燃烧的燃料,热值等于零
B.燃料完全燃烧时,它的热值最大
C.燃料燃烧时放出的热量越多,热值越大
D.燃料的热值与燃烧情况无关
2.(2019昆明期中)焦炭的热值为3.0×107 J/kg,它的物理意义是质量为____________
_________________________________________________________________________;
质量为5 kg的焦炭烧掉一半后剩余焦炭的热值　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。?
D
易错提醒
根据转速计算某段时间内做功的次数时,可能会由于将飞轮转动的圈数与做功次数的关系混淆而导致出错,或者没有明确题目中的做功时间而出错。
2.1 kg的焦
不变
炭完全燃烧时所释放出的热量是3.0×107 J
易错点2:热效率的计算
3.(2019玉林中考)太阳能热水器吸收1.4×107 J的能量,能把质量为20 kg的水从25 ℃加热到75 ℃,则水吸收的热量为　 　　　J,热水器的热效率为　　　　。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]?
4.2×106
易错提醒
(1)在计算热效率时,需要弄清楚哪部分为有效利用的能量,哪部分是总能量,再利用公式 求解;(2)有些题目题干给出的热值的单位是J/kg,但燃烧的燃料是以体积计量的,要先根据密度公式计算出燃料的质量,再计算燃料完全燃烧放出的热量。
30%
【基础巩固练】
1.古语道:“人要实,火要虚。”此话的意思是做人要脚踏实地,才能事业有成;可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是(　　)
A.增大可燃物的热值　　B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧 D.提高可燃物的利用率
2.甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低,这表明(　 )
A.甲的功率比乙小
B.甲做的功比乙少
C.甲消耗的柴油多
D.甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小
D
D
3.某校初三年级的学生参观了学校锅炉房后,提出了以下几种提高炉子效率的建议,其中不应采纳的是( 　)
A.鼓风机向炉膛内吹风,把煤粒吹起来燃烧
B.向炉内多加些煤,加大火力
C.煤磨成粉,用空气吹进炉膛
D.用各种办法增大受热面积
4.(2020曲靖马龙区月考)有关燃烧汽油的家用小汽车所涉及物理知识说法正确的是
(　　)
A.用甘油作发动机的冷却剂
B.小汽车发动机吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物
C.精心保养可使发动机的效率达到100%
D.排出的尾气对环境没有任何污染
B
B
5.2020年5月5日18时00分,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回试验舱。长征五号B运载火箭主要用液态氢作为燃料是因为液态氢的　　　　大。?
6.(2020昆明官渡区月考)氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点,氢气的热值为14.0×107 J/kg,完全燃烧5 kg的氢气可放出　　　　J的热量;若一罐氢气用去了一
半,则剩余氢气的热值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)14.0×107J/kg。?
7.如图是A、B两种燃料完全燃烧放出的热量Q与其质量m的关系图,
从图中可看出燃料A的热值　　　　(选填“>”“<”或“=”)燃
料B的热值。在燃烧的过程中,A燃料的热值　　　　(选填“变大”
“不变”或“变小”)。?
8.一辆单缸四冲程汽油机,行驶100 km发动机牵引力所做的功为1.15×108 J,消耗汽油10 kg,小汽车发动机的效率为　　　　。(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/kg)?
热值
7×108
等于
<
不变
25%
【核心素养练】
9.如图所示,甲、乙、丙三个实验装置完全相同,燃料a、b的质量都为10 g,烧杯内液
体的质量均为100 g。当燃料完全燃烧后,甲、乙、丙装置中温度计升高的示数分别为20 ℃、30 ℃、35 ℃。
(1)燃料a的热值　　　　燃料b的热值;液体a的比热容 　　　　液体b的比热容。(两空均选填“大于”“等于”或“小于”)?
(2)若液体a是水,则水吸收的热量是　 　　　J。?
?
小于
大于
8.4×103
【拓展】实验室备有酒精温度计、煤油温度计和水银温度计(玻璃泡中液体质量相等),小明查阅资料得到几种物质的数据如表所示,则:
(1)在探究水沸腾的特点时,不能选用　　　　温度计。?
(2)在测量质量较小但温度较高的物体温度时,温度计吸收的热量就会影响被测物体温度,这种情况下为了使测量值更接近真实值,应选择　　　　温度计。?
酒精
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物质
酒精
煤油
水银
比热容[J/(kg?℃)]
2.4×103
2.1×103
0.14×103
标准气压下沸点(℃)
78
150
357
水银
10.(2019潍坊中考)一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母λ表示。在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将500 g初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水,共燃烧了14 g酒精,酒精的热值为3×107 J/kg。求:
(1)冰熔化过程中吸收的热量;
(2)在标准大气压下,冰的熔化热λ冰。