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第2節(jié)　熱機(jī)的效率 方式一　【情景導(dǎo)入】 多媒體播放：火箭發(fā)射。 圖14－2－1 設(shè)問：為什么發(fā)射火箭上天要用氫做燃料？用汽油或酒精不好嗎？這節(jié)課我們就來研究一下這個問題。(板書課題) 方式二　【問題導(dǎo)入】 復(fù)習(xí)：什么是機(jī)械效率？機(jī)械效率表示的是什么？ 導(dǎo)入語：熱機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器，燃料燃燒獲得的內(nèi)能能不能百分之百地被有效利用呢？當(dāng)然不能，所以熱機(jī)跟所有機(jī)械一樣，也存在一個效率問題，這節(jié)課我們就來討論一下熱機(jī)的效率。(板書課題) 　　 教學(xué)片斷：理解熱機(jī)效率 圖14－2－2 過渡：我們使用煤炭燒水，燃料能否完全燃燒？燃燒釋放的熱量又有多少會被水吸收？普通的家用煤爐燃燒無煙煤，燃燒效率只有15%；普通燃煤鍋爐，燃燒效率約為30%；現(xiàn)代化的鍋爐，燃燒效率可達(dá)90%左右。 多媒體展示：燃料的利用。 討論：在實(shí)際利用燃料時，燃料很難完全燃燒，而且放出的內(nèi)能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分。怎樣才能提高燃料的利用率呢？ 引導(dǎo)點(diǎn)撥：改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒；盡可能減少各種熱量損失。 燃料的利用效率：有效利用的熱量與燃料完全燃燒時放出的熱量的比值。(η＝) 過渡：熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，它跟所有機(jī)械一樣，也有效率的問題。 思考：熱機(jī)并不能把燃料燃燒放出的能量全部用來做功，其中相當(dāng)一部分能量散失了，散失的能量去了哪里？ [考點(diǎn)小說] 熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)，尤其在人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)、環(huán)保壓力越來越大的今天，更具有重大的社會意義，所以熱機(jī)效率也是中考經(jīng)常涉及的高頻考點(diǎn)，多以填空題、選擇題、計算題的形式出現(xiàn)。 熱機(jī)效率的理解及提高方法 [源起教材P24] 想想議議 在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？ 圖14.2－2 例1　[揚(yáng)州中考] 下列關(guān)于“熱機(jī)”的說法中，正確的是(　　) A．通過技術(shù)改進(jìn)，熱機(jī)效率可達(dá)100% B．做功沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．熱機(jī)常用水做冷卻劑，是因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高 D．火箭發(fā)動機(jī)屬于熱機(jī) [答案] D 例2　[遂寧中考] 下列有關(guān)熱機(jī)的說法中不正確的是(　　) A．熱機(jī)工作的過程是將燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程 B．為了防止熱機(jī)過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性 C．可以采用增大熱機(jī)功率的方法來增大熱機(jī)的效率 D．熱機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染 [答案] C 汽車尾氣 近年來，機(jī)動車廢氣排放已成為城市大氣污染的重要來源之一。機(jī)動車廢氣排放主要有油箱泄漏、燃料蒸發(fā)和排氣管排放三種方式，其成分比較復(fù)雜，含有上千種化學(xué)物質(zhì)。 在城市路邊，人們常?？梢钥吹叫∞I車后面排氣管噴出的團(tuán)團(tuán)白煙，柴油汽車和三輪摩托車還冒著滾滾黑煙，而且夾帶著難聞的氣味，加上喇叭聲和汽缸振動的噪聲，更是令人厭惡。汽油通過汽車發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生動力后，要排出大量尾氣。汽車尾氣的危害程度主要取決于汽油的成分。過去，車用汽油通常都用四乙基鉛作為防爆劑，這樣的汽油叫做含鉛汽油。含鉛汽油使汽車排放的尾氣中含有較高濃度的鉛，對人體健康危害嚴(yán)重。鑒于此，我國已于2000年開始使用無鉛汽油，相應(yīng)的四乙基鉛被一系列新型汽油防爆劑所取代。在我國，無鉛汽油是指含鉛量在0.013 g/L以下的汽油。所以無鉛汽油并非鉛含量為零的汽油，汽車尾氣中仍然含有少量的鉛。農(nóng)村居民一般從空氣中吸入體內(nèi)的鉛量每天約為1 μg，而城市居民——尤其是街道兩旁的居民每天吸入的鉛量會大大超過這個數(shù)值。 汽車尾氣里有什么 近年來，機(jī)動車廢氣排放已成為城市大氣污染的重要來源之一。機(jī)動車廢氣排放主要有油箱泄漏、燃料蒸發(fā)和排氣管排放三種方式，其成分比較復(fù)雜，含有上千種化學(xué)物質(zhì)。 當(dāng)我們提到汽車污染，首先是指汽車排氣的污染。人們常?？梢钥吹叫∞I車后面排氣管噴出的團(tuán)團(tuán)白煙，柴油汽車和三輪摩托車還冒著滾滾黑煙，而且夾帶著難聞的氣味，加上喇叭聲和汽缸振動的噪聲，更是令人厭惡。汽油通過汽車發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生動力后，要排出大量尾氣。另外，還有從燃料和燃燒系統(tǒng)中蒸發(fā)、泄漏出來的氣體和汽油。汽車發(fā)動機(jī)空擋運(yùn)轉(zhuǎn)時排出的一氧化碳最多，約占排氣量的5%。汽車緩慢行駛時，排氣管噴出的煙是黑的，這說明燃料燃燒不完全，很多碳粒隨氣體排出。汽車高速行駛時，車尾噴出團(tuán)團(tuán)白煙。此時排氣量最大，白煙中氮氧化物含量很高，這是汽油在高溫燃燒下產(chǎn)生的一種有害氣體。 汽車尾氣的危害程度主要取決于汽油的成分。過去，車用汽油通常都用四乙基鉛作為防爆劑，這樣的汽油叫做含鉛汽油。含鉛汽油使汽車排放的尾氣中含有較高濃度的鉛，對人體健康危害嚴(yán)重。鑒于此，我國已于2000年開始使用無鉛汽油，相應(yīng)的四乙基鉛被一系列新型汽油防爆劑所取代。在我國，無鉛汽油是指含鉛量在0.013g／L以下的汽油。所以無鉛汽油并非鉛含量為零的汽油，尾氣中仍然含有少量的鉛。農(nóng)村居民一般從空氣中吸入體內(nèi)的鉛量每天約為1μg；城市居民——尤其是街道兩旁的居民每天吸入的鉛量會大大超過這個數(shù)值。 目前，無鉛汽油中取代四乙基鉛的新型防爆劑主要有：芳香烴類、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基錳(MMT)、醇類等，其中以MTBE用量最大。 1. 日常生活中，我們使用了干木柴、煤炭、液化石油氣、天然氣、酒精等多種燃料。關(guān)于燃料的熱值，下列說法中屬于正確理解的是（　?。? A．燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比 B．燃料的熱值跟燃料的質(zhì)量成正比 C．容易燃燒的燃料熱值一定大 D．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值，跟燃料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān) 2. 載重大汽車使用的一般是柴油機(jī)，而小汽車使用的一般是汽油機(jī)，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)的效率比汽油機(jī)高。柴油機(jī)的效率高是由于（　?。? A．柴油的熱值比汽油的熱值大 B．柴油的比熱容比汽油的比熱容大 C．柴油機(jī)氣缸里的燃?xì)猱a(chǎn)生的壓強(qiáng)比汽油機(jī)里的高 D．柴油的密度比汽油的密度大 3. 上海大眾汽車有限公司正推出氫燃料電池轎車，用氫氣作燃料是利用氫氣的________大的優(yōu)點(diǎn)．在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，若氫氣灶的熱效率為80%，則3 kg氫氣完全燃燒放出的熱量可將________kg的水從20℃加熱到沸騰．[已知?dú)錃獾臒嶂禐?.4108J/kg，水的比熱容為4.2103 J/（kg?℃）]． 4. 一臺單缸四沖程汽油機(jī)，做功沖程中將________能轉(zhuǎn)化為________能．以汽油為燃料的某品牌小汽車行駛100 km發(fā)動機(jī)牽引力所做的功為1.15108 J，消耗汽油10 kg，小汽車發(fā)動機(jī)的效率為________．（汽油的熱值q汽油=4.6107 J/kg） 5. 小明同學(xué)為測量地球表面植物吸收太陽能的本領(lǐng)，他用一個臉盆裝6 kg的水，水面的表面積為0.1 m2，經(jīng)太陽垂直照射15 min，溫度升高了5℃，則水吸收的熱量為________J，這部分熱量是由________能轉(zhuǎn)化來的；若地表植物接收太陽能的能力與水相同，則每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為________J；若綠色植物在光合作用下每吸收1103 J的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，那么，100 m2綠地每秒可以放出________L的氧氣． 6. 近年來，我國部分省份開始推廣使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%體積的乙醇與90%體積的汽油混合而成．已知乙醇的熱值為2.4107 J/L，汽油的熱值為3.3107 J/L．設(shè)混合后總體積不變，請計算乙醇汽油的熱值為多少？（解答要求：寫出依據(jù)的主要公式，有數(shù)據(jù)代入，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位） 【趣味鏈接】 液化石油氣，（Liquefied Petroleum Gas，簡稱LPG），石油產(chǎn)品之一，為無色氣體或黃棕色油狀液體，是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。一種強(qiáng)烈的氣味劑乙硫醇被加入液化石油氣，這樣石油氣的泄漏會很容易被發(fā)覺。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。液化石油氣在1910年由沃爾特史內(nèi)林博士首次生產(chǎn)出來，1912年出現(xiàn)了第一個商業(yè)產(chǎn)品。 液化石油氣的熱值高達(dá)4.6107 J/kg，一些不法商販為牟取暴利，常將液化石油氣與價格低廉、熱值僅為2.9107 J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶內(nèi)銷售給客戶．某市質(zhì)監(jiān)局對某液化石油氣站銷售的瓶裝燃?xì)膺M(jìn)行檢測：將質(zhì)量為100 kg、初始溫度為31℃的水裝入容器內(nèi)，用高效爐灶燃燒瓶內(nèi)燃?xì)饧訜崛萜髦械乃敝?00℃恰好沸騰，瓶內(nèi)燃?xì)庀牧?.84 kg．通過高效爐灶，水能吸收燃?xì)馔耆紵尫艧崃康?5%． 【拓寬延伸】 （1）瓶內(nèi)燃?xì)獾臒嶂凳嵌嗌伲? （2）該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣有無摻混二甲醚？ 1.D 解析：燃料的熱值是燃料的一種特性，只決定于燃料的種類，與質(zhì)量和燃燒情況等無關(guān)，A、B、C不符合題意，D正確．故選D． 2.C 解析：柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的效率高說明柴油機(jī)損耗的能量比汽油機(jī)損耗的能量少，是因?yàn)椴裼蜋C(jī)在壓縮沖程壓縮的程度比汽油機(jī)大，燃燒更充分，燃?xì)猱a(chǎn)生的壓強(qiáng)更大，轉(zhuǎn)化成的有用功更多．故選C． 3. 熱值 1000 4. 內(nèi) 機(jī)械 25% 5. 1.26105 太陽 1.4102 7 解析：（1）Q吸=cm△t=4.2103 J/（kg?℃）6 kg5℃=1.26105 J； 這些能量是由于光照得到的，因此是太陽能轉(zhuǎn)化而來的． （2）每平方米水面1 s吸收的太陽能， 由題知，地表植物接收太陽能的能力與水相等，所以每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為1400 J． （3）100 m2綠地每秒吸收的熱量：Q=1001400 J=1.4105 J， 因?yàn)榫G色植物在光合作用下每吸收1103 J的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，則100 m2綠地每秒可以放出氧氣的體積：． 6.設(shè)乙醇汽油的體積為V，由于混合后總體積不變，根據(jù)Q=qv得， 汽油完全燃燒放出的熱量：Q汽油=V90%q汽油=0.9Vq汽油， 乙醇完全燃燒放出的熱量：Q乙醇=V10%q乙醇=0.1Vq乙醇， 所以，乙醇汽油的熱值為：． 答：乙醇汽油的熱值為3.21107 J/L． 思維點(diǎn)睛：（1）水吸收的熱量為：Q吸=cm（t-t0）=4.2103　J/（kg?℃）100　kg （100℃-31℃）=2.898107　J； 燃?xì)馊紵懦龅臒崃繛椋海? 瓶內(nèi)燃?xì)獾臒嶂禐椋海? （2）通過計算得出的瓶內(nèi)燃?xì)獾臒嶂嫡玫扔谝夯蜌獾臒嶂?，即q=q石油氣=4.6 107　J/kg；故該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣沒有摻混二甲醚．