14.4　跨学科：热机效率和环境保护课件（32页） 2025-2026学年物理沪科版九年级上册

(课件网) 第十四章　内能与热机 第四节　跨学科：热机效率和环境保护 沪科版 九年级 物理（上） 情景导入 为什么发射火箭上天要用氢作燃料，而不用汽油或酒精呢？ 目前，人类使用的能量，大部分是怎样获得的？ 柴薪 石油 煤炭 天然气 燃料燃烧 为什么不同的燃料释放热量的本领不同？ 老师，为什么大型工厂用煤作燃料而不用干木柴作燃料呢？ 这是因为不同的燃料释放热量的本领不同。 合作探究 知识点一　燃料的热值 生活中，我们烧开同样一壶水，如果分别用木柴、煤和汽油来作燃料，消耗的燃料一样多吗？ 提出问题 例：学校在环境温度为20℃时，每天向学生提供100 kg开水，若用以下燃料烧开这些水，则需： 木柴：约2.8 kg 煤：约1.16 kg 汽油：约0.73 kg 1.试想一下为什么使用不同的燃料，消耗的燃料质量不同呢？ 2.怎样比较燃料释放热量的能力呢？ 1.试想一下为什么使用不同的燃料，消耗的燃料质量不同呢？ 2.怎样比较燃料释放热量的能力呢？ 不同燃料燃烧释放热量的能力是不一样的。 比较燃料燃烧释放热量的能力的方法： ①取质量相同的不同燃料，让它们完全燃烧，比较释放热量的多少； ②让不同燃料燃烧释放出相同的热量，比较它们消耗质量的多少。 交流讨论 常见的燃料有煤、石油、天然气等，部分地区还用木材等作为燃料。 研究可知，不同燃料燃烧释放的热量是不同的。人们把某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母q表示，在国际单位制中，热值的单位是J/kg 。 归纳总结 物理意义: 表示不同燃料完全燃烧时放热的能力 例如酒精的热值是3.0×107 J/kg，代表的物理意义是1 kg的酒精完全燃烧释放的热量是3.0×107 J。 燃料完全燃烧放出的热量（J） 燃料质量（kg） 燃料的热值（J/kg） q = 因此，燃料热值的定义式为 常见燃料的热值 物质 热值q/(J·kg-1) 干木柴 1.2×107 焦炭 3.0×107 木炭 3.4×107 氢气 1.4×108 物质 热值q/(J·kg-1) 酒精 3.0×107 柴油 4.3×107 汽油 4.6×107 煤油 4.6×107 知识延伸 根据热值的概念和热值所代表的物理意义，交流讨论得出燃料燃烧时释放热量的公式：Q＝mq或Q＝Vq，其中m是燃料的质量，单位是kg；V是燃料的体积，单位是m3；q是燃料的热值，单位是J/kg、J/m3。 热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关。 合作探究 知识点二　热机效率 1．煤气灶的效率 提出问题 我们在日常生活中用煤气烧水时，煤气燃烧释放的热量能否被水完全吸收？若不能，燃烧过程中又有哪些能量损失呢？ 交流讨论 ①煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量； ②装水的容器吸收了一部分能量、煤气灶本身吸收了一部分能量、高温的烟气带走了一部分能量、还有一部分能量散失掉了，只有水吸收的热量才是有效利用的。 针对上述问题，提出自己的观点。 归纳总结 根据以上分析总结出煤气灶的效率表达式为 η = 2．热机的效率 热机在工作过程中的能量损失有哪些？ 怎样用公式表示热机的效率？ 热机燃料的能量走向示意图 部分燃料未 完全燃烧 克服摩擦 消耗能量 废气排出 带走能量 机械传热 损失能量 转化为对外做 有用功的能量 归纳总结 (1)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。表达式： (2)提高热机效率的方法：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。 η = 合作探究 知识点三　环境保护 热机使用加快了人类文明的进程，但也带来了环境污染问题。现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气排放的烟尘使大气十分浑浊:排放的 ... ...