第四节 热机效率和环境保护
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.建立热值的概念。知道热值是燃料燃烧放热的特性,了解热值的表示法和常见燃料的热值,能利用热值 表进行有关燃烧放热的简单计算。
2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向,知道怎样提高热机效率,及提高热机效率的意义。
3.了解热机的利用与人类社会发展的关系,并能简述热机的使用产生的排放物对环境的不良影响,培养自觉的环保意识。
【过程与方法】
通过社会调查、分组交流合作,了解热机效率及热机带来的负面影响。
【情感·态度·价值观】
培养自觉的环保意识,激发学生的社会责任感。
◇教学重难点◇
【教学重点】
燃料的热值、热机效率。
【教学难点】
热机燃料能量的走向、提高热机效率的途径、热机的应用与环境的 关系。
◇教学过程◇
一、新课导入
“神舟系列飞船”的发射标志着我国已经成为航天大国。飞船发射时,需要消耗巨大的能量,为此,发射飞船的火箭常用液态氢作燃料,你知道为什么要用液态氢作燃料吗?
二、教学步骤
探究点1 燃料的热值
[阅读课本]P50“燃料的热值”。
[思考]燃料在燃烧过程中,能量是怎样进行转化的?
[提示]燃料燃烧的 过程是化学能转化为内能的过程。
[思考]燃料的热值是什么?其单位是什么?
[提示]某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比,叫做这种燃料的热值。热值用字母q表示,单位是“J/kg”或“J/m3”。
[小组讨论]酒精的热值是3.0×107 J/kg,煤气的热值是1.8×107 J/m3,它们分别表示的意思是什么?
[分析 ]酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J。
煤气的热值是1.8×107 J/m3,表示1 m3的煤气完全燃烧放出的热量 是1.8×107 J。
[思考]燃料热值的大小等于什么?
[提示]燃料的热值等于1 kg这种燃料完全燃烧放出的热量。
[小组讨论]某种燃料的热值是一定的吗?燃料的热值与什么有关?
[归纳提升]燃料的热值是燃料本身的一种性质,它的大小取决于物质的种类,同种燃料的热值相同,不同种燃料的热值一般不同。热值与燃料的质量及燃烧条件(是否完全燃烧)无关。
[思考]怎样计算气体燃料燃烧放出的热量?
[提示]Q=mq用于计算固体和液体燃料燃烧放出的热量,Q=Vq用于计算气体燃料燃烧放出的热量。
探究点2 热机效率
[阅读课本]P51 “热机效率”。
[小组讨论]燃料燃烧释放的能量有几个走向?从中你有什么发现?
[分析](1)燃料燃烧释放的能量有5个走向:①部分燃料未完全燃烧;②克服摩擦消耗能量;③废气排出带走能量;④机械传热损失能量;⑤转化为对外做有用功的能量。
(2)真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。
[思考]什么是热机效率?怎样计算热机效率的大小?
[提 示](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。
(2)热机效率的公式:ç=×100%。
[思考]热机效率的特点是什么?为什么?
[提示]热机效率的特点是总小于1,原因是燃料不能完全燃烧、废气排出带走能量、克服摩擦消耗能量、机械传热损失能量,没办法将全部能量都用来做功。
