1、第 2 节 热机的效率【教学目标】1.从能量转化的角度认识燃料的热值,学会利用燃料的热值计算有关燃料完全燃烧时放出的热量。 2.了解热机的效率,知道提高热机效率的途径。【教学重难点】1.重点:利用燃料热值计算燃料完全燃烧放出的热量。2.难点:对燃料热值的理解。【课前准备】教师:多媒体课件、火柴、铁丝、汽油、坩埚钳。学生:课前收集关于各种热机效率的资料。【教学过程】【情境引入】奇思妙想的发明“六冲程引擎”,在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力,第六冲程让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。该“六冲程引擎”的优点是可节约燃料,
2、提高热机的效率。从而引入本节课题。【互动新授】(一)燃料的热值1.燃料:教师指出:燃烧是生活中一种常见的现象,人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭,在现代社会,人类所用能量绝大部分依然是从燃料的燃烧中获得的。让学生阅读教材想想议议,结合生活经验举例说明常见的常规燃料并进行分类。固体燃料:木柴、煤等。液体燃料:汽油、柴油、酒精等。气体燃料:煤气、天然气等。引导学生分析燃烧过程中的能量转化,将燃料的化学能转化为内能。2.热值:提出问题:1 kg 的煤炭和天然气,燃烧产生的热量一样多吗?哪个放出的热量更多?演示实验:点燃一根火柴和一根与火柴等长等粗的沾满汽油的铁丝,观察燃烧的时间和燃烧程度。学生
3、自主学习教材内容,讨论得出:相同质量的煤炭和天然气燃烧时放出的热量是不同的,从而引入热值的概念:我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫作这种燃料的热值。学生自主学习了解热值的数值和单位,热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量,单位用焦每千克,符号是 J/kg。出示一些燃料的热值表:一些燃料的热值燃料 热值 燃料 热值干木柴 约 1.2107 J/kg 柴油 4.3107 J/kg烟煤 约 2.9107 J/kg 煤油 4.6107 J/kg无烟煤 约 3.4107 J/kg 汽油 4.6107 J/kg焦炭 3.0107 J/kg 氢 1.4108 J/kg木炭 3.
4、4107 J/kg 煤气 约 3.9107 J/m3酒精 3.0107 J/kg 沼气 约 1.9107 J/m3了解一些固体、液体、气体燃料的热值,并思考以下几个问题:(1)表中哪种燃料的热值最大?哪种燃料的热值最小?(2)焦炭的热值是多少?它表示的物理意义是什么?(3)火箭为什么采用液态氢作燃料?3.热量的计算:引导学生:1 kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是 3.0107 J,计算 5 kg 的焦炭完全燃烧放出的热量是多少?用 m 表示燃料的质量,q 表示燃料的热值,则质量是 m 的燃料完全燃烧放出的热量是 Q=mq。例题:15 kg 的汽油完全燃烧可放出多少热量?解:汽油的热值是 q=4
5、.6107 J/kg,Q 放 =mq=15 kg4.6107 J/kg=6.9108 J。(二)热机的效率1.燃料的利用率:学生自主学习,思考问题:燃料燃烧过程中是否能将所蕴含的化学能全部释放出来?当用煤烧水时,煤燃烧放出的热量是否全部被水吸收?教师和学生共同分析,燃料不能有效利用的原因有:(1)燃料燃烧时很难完全燃烧。(2)燃料燃烧过程中有热量损失,即有效利用的热量比放出的热量小。2.热机的效率:让学生根据生活经验思考:站在正在工作的汽油机或柴油机的排气口附近时,会闻到汽油或柴油的气味,或者看见排出的黑烟,还能感觉到热。师生共同分析,闻到汽油或柴油的气味或者看到冒出黑烟,是因为汽油或柴油没有
6、完全燃烧就排放出来,感觉到热是因为热机工作时传热和排出温度较高的尾气产生的,这些热量散失要带走很大一部分能量,在热机工作过程中不可避免地存在摩擦(如活塞和汽缸之间的摩擦、各部件连接处的摩擦等),也会使能量有所损失。教师说明:对于热机而言,燃料燃烧释放的能量只有一部分用来做有用功,为了反映燃料的利用率引入了热机效率的概念:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫作热机的效率。热机的效率是热机性能的重要指标。学生阅读教材内容,了解几种热机的效率,小组讨论总结热机使用提高燃料利用率的方法:一是让燃料尽可能的充分燃烧,二是充分利用各种废气,减少热量的损失。【课堂小结】教师:通过今天的学习你学到了什么,有什么成功的经验和收获?学生:1.知道什么是燃料的热值。2.学会利用燃料的热值计算燃料完全燃烧放出的热量。3.知道什么是热机的效率,知道提高热机效率的方法。【板书设计】第 2 节 热机的效率一、燃料的热值1.燃料的种类:固体燃料、液体燃料、气体燃料。2.燃料的热值:(1)定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。(2)大小:热值在数值上等于 1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量。(3)单位:焦每千克,符号是 J/kg。3.热量的计算:Q 放 =mq。二、热机的效率1.热机的效率:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量之比。2.提高热机效率的方法。