热机效率和环境保护导学案

热机效率和环境保护学习目标、重点、难点【学习目标】1、从生活中体会不同燃料燃烧释放内能的本领不同，建立燃料热值的概念。2、会查热值表，能根据燃料的热值计算燃料完全燃烧放出的热量。3、能说出燃料燃烧释放的能量的主要流向，对热机效率（或炉子的效率）有初步的认识，能大致说出提高效率的途径。4、举例说明燃料燃烧对环境的影响，培养自觉地环保意识。【本节重点】燃料的热值、热机效率以及环保意识的培养。【本节难点】热机效率的理解和环境保护。本节知识概览图热值定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量热值单位：J/kg与热量的关系Q＝mq热机效率和环境保护定义：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热机热机效率和环境保护效率热机效率公式：η＝热机效率①改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧提高热机效率的途径②减少各种热量散失提高热机效率的途径③减少各部件间的摩擦以减少克服摩擦做功而消耗的能量④充分利用大气带走的能量，从而提高燃料的利用率燃料燃烧对环境的影响废气污染燃料燃烧对环境的影响噪声污染环境保护①改进燃烧设备，采取集中供热，加装消烟环境保护除尘装置②提高内能的综合利用率，把直接烧煤、燃保护环境、减小污染的措施油改为烧其工业副产品；把内能的一次利保护环境、减小污染的措施用变为多次利用(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)新课导引乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的10月15日到次年的4月15日，在长达半年的采暖期内，遍布乌鲁木齐城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向大气排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫……分摊到首府200万市民，每人可得到3公斤烟尘、4．5公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车，公交车排出的尾气……为此，市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策．如提高锅炉的效率和燃料的利用率；集中供暖，减少污染；加强消烟除尘设备的改进；推广使用天然气、电、太阳能等清洁能源；多种树、种草，改善环境．请你提出一条治理汽车尾气污染的合理化建议．教材精华知识点1燃料及其热值√燃料在燃烧时能产生内能、光能的物质称为燃料．燃料可分为固体燃料(如木柴、煤等)、液体燃料(如汽油、柴油等)和气体燃料(如氢气、煤气、天然气等)三种，人们可以从这些燃料的燃烧中获得内能，人们利用燃料燃烧取暖、煮饭，热机利用燃料燃烧获得动力．燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程．√燃料的热值lkg某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)，叫做这种燃料的热值．物理量的符号是q，单位是J／kg，气体燃料的热值通常用J／m3作单位，如干木柴的热值是1．2×107J／kg，液化气的热值是4．9×107J／m3．√热值的物理意义如汽油的热值为4．6×107J／kg，表示1kg汽油完全燃烧时所放出的热量为4．6×107J．√几种常见燃料的热值干木柴：1.2×107J／kg；烟煤：2．9×107J／kg；柴油：3．3×107J／kg；汽油：4．6×107J／kg．√热值和热量的关系根据热值定义，1kg某种物质完全燃烧放出的热量为Q，那么mkg某种燃料完全燃烧放出的热量应该是热值的m倍，如果用Q表示燃料完全燃烧释放的热量，用q表示热值，用m表示质量，则Q＝mq．知识点2热机效率热机工作时，并不能将燃料所含的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料所释放能量的一部分．√热机效率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．√根据定义可知，热机效率的计算公式为η＝％.√提高热机效率的途径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，如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间；蒸汽类热机，将煤研磨成粉末状，用风吹入锅炉内燃烧．这些措施都可以使燃料燃烧得更充分些．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，以减少机械损失，最后要设法更多地利用废气带走的能量．提高热机效率可以降低油耗，提高经济效益，同时还可以大大地节约能源．知识点3环境保护√燃料燃烧对环境的影响(1)排放的烟尘使大气十分浑浊．(2)汽车排出大量尾气，排放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物形成酸雨，酸雨会破坏土壤结构，损坏建筑物，危害植物．√内能的利用和环境保护既要有效地利用能源，又要很好地控制污染，空气质量分为三级：一级标准适用于国家的自然保护区，风景名胜区和其他需要特殊保护的地区；二级标准适用于城市规划中的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区等；三级标准适用于特定工业区等．√保护环境采取的措施(1)改进燃烧设备，消除烟尘．(2)提高燃料的综合利用，采取集中供热．例如：北方冬季取暖用散热片，减少大气污染；城市用管道煤气，提高了燃料利用率．(3)充分开发利用无污染能源，例如：利用太阳能、风能等．(4)在内燃机排气管上安装消音器，减小噪声污染．新课导引解读：使用无污染的大阳能汽车等．课堂检测1下列关于燃料热值的说法正确的是()A．燃料的热值与燃料燃烧情况无关B．燃料完全燃烧时热值大，不完全燃烧时热值小C．汽油的热值大于柴油的热值，燃烧汽油比燃烧柴油放出的热量多D．没有燃烧的煤，热值为02某种燃料的热值为3．0×107J／kg，若燃烧1kg该燃料，放出热量()A．一定等于3．0×107JB.一定大于3．0×107JC.一定小于3．0×107JD．可能等于3．0×107J3为了提高热机效率，下列说法中不正确的是()A.使燃料充分燃烧B．减少热量损失C.尽量简化机械传动部分D．尽量减小输出功率4一台柴油机内的mkg柴油完全燃烧时，放出7．5×108J的热量，要损失4．5×108J的能量，可知该柴油机的效率是()A．30％B．40％C．48％D．60％5完全燃烧700g干木柴，可以使多少千克的水温度升高25℃？(不计热量损失，已知q木＝1．2×107J／kg)6(2022·泰安)泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地．该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5．6km，受到的阻力是3．0×103N，消耗燃油1．5×10－3m3(假设燃油完全燃烧)．若燃油的密度ρ＝0．8×103kg／m3，热值q＝4×107J／kg，求：(1)专用车牵引力所做的功(2)已知热机效率η＝W／Q×l00％(式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量)，则该专用车的热机效率是多少？7小洋家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4．5×107J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将质量为4kg、初温为25℃的水加热到100℃，需要完全燃烧多少立方米的天然气？8关于热机效率，下列说法中正确的是()A.热机的功率越大，它的效率越高B.使用的燃料热值越大，它的效率越高C．汽油机比柴油机效率高D．热机效率越高，表示燃料燃烧放出能量的利用率越高体验中考1(2022·江西)在研究和学习物理学的过程中，方法是不可缺少的．比值法是对与多个因素有密切关系的某个物理量进行测量的思想和方法．我们学习过的速度和密度概念都是通过比值法建立起来的．下列物理量也是用这种方法建立起来的有()A．热值B．功率C.功D．比热容2(2022·盐城)用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气．已知水的比热容是4．2×103J／(kg·℃)，煤气的热值为4．2×107J／kg，则水吸收的热量为J，煤气完全燃烧放出的热量为J，煤气灶烧水的效率为％．3(2022·锦城)某快艇使用的汽油热值约为4．6×107J／kg，密度约为0．7×103kg／m3，油箱容积为50L，它在水中匀速航行时所受的阻力f＝1400N．(1)如果把油箱装满，则汽油的质量是多少？(2)若快艇匀速行驶46km，则牵引力所做的功是多少？(3)若快艇匀速行驶46km耗油8L，则发动机的效率为多少？分析质量可由公式m＝ρV求得，功可由公式W＝Fs算出，效率η＝W／Q×100％．4(2022·百色)2022年春，我市部分县区发生严重旱灾，某校师生饮水困难．抗旱突击队在离学校6千米远处探测到有地下水源，经努力挖掘，在离地面10米深处挖到水源．突击队用柴油机带动抽水机将水抽上来，用汽车运往学校，整套抽水设备的效率是10％．(柴油的热值：q柴油＝4．3×107J／kg，g取10N／kg)(1)汽车从水源处将水运到学校用时10分钟，问汽车的平均速度为多少米每秒？(2)抽水机将质量为20吨的水抽到地面所做的有用功是多少焦？消耗多少千克柴油？学后反思附：课堂检测及体验中考答案课堂检测1答案：A.2答案：D．3答案：D．4答案：B．5解：Q放＝m木q木，Q吸＝c水m水△t水．Q放＝Q吸，即m木Q木＝c水m水△t水．m水＝＝80kg．6解：(1)因为专用车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3．0×103N，牵引力做的功W＝Fs＝3．0×103N×5．6×103m＝1．68×107J．(2)消耗燃油的质量：m＝ρV＝0．8×103kg／m3×1．5×10－3m3＝1．2kg，燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝1．2kg×4×107J／kg＝4．8×107J，热机效率η＝w／Q×l00％＝×100％＝35％．7解：Q吸＝cm(t－t0)＝4．2×103J／(kg·℃)×4kg×(100℃－25℃)＝1．26×106J．由Q放×50％＝Q吸得Q放＝＝＝×106J．又由Q放＝qV得V＝＝＝0．056m38答案：D．体验中考1答案：ABD．2答案：2．1×1054．2×105503解：(1)汽油的质量：m＝ρV＝0．7×103kg／m3×0．05m3＝35kg．(2)牵引力做的功：W＝Fs＝fs＝1400N×4．6×104m＝6．44×107J．(3)m1＝ρV1＝0．7×103kg／m3×0．008m3＝5．6kg，Q＝m1q＝5．6kg×4．6×107J／kg＝2．576×108J，η＝W／Q×l00％＝6．44×10