北師大九年級(jí)物理上冊(cè) （燃料的利用和環(huán)境保護(hù)）機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化新課件教育

燃料的利用和環(huán)境保護(hù)

第十章機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化內(nèi)能是人類使用的最大量的一種能量，而目前獲得內(nèi)能的主要途徑是燃料的燃燒。因此我們有必要學(xué)習(xí)燃料的相關(guān)知識(shí)。課題背景內(nèi)能的利用：1直接加熱物體2利用內(nèi)能做功（內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）補(bǔ)充知識(shí)本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：一．燃料的燃燒１．燃料的種類及燃料燃燒的實(shí)質(zhì)２．熱值的定義．單位及簡單計(jì)算二．燃料的有效利用１．爐子的效率２．有效利用燃料的途徑３．燃料的利用與環(huán)境保護(hù)思考：燃燒相同質(zhì)量的煤和木炭放出的熱量是否相同呢？三口之家一個(gè)月做飯需要的內(nèi)能，既吸收的熱量是一定的，這些熱量由燃料燃燒放出。用木柴需要150Kg，煤需要75Kg，而用液化氣只需30Kg。從某種意義上來講，木柴不如煤，煤不如液化氣。提問：如何區(qū)別燃料的這種差異？

1kg某種燃料完全燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量（放出的熱量）叫做這種燃料的熱值。（熱值用q表示）一、熱值：2、單位：3、酒精的熱值為q=3.0ⅹ107J/kg，它表示的物理意義是什么？1kg的酒精完全燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量（放出的熱量）是3.0ⅹ107JJ/m34、2kg的酒精完全燃燒時(shí)放出的熱量是多少？燃料完全燃燒放出的熱量質(zhì)量熱值=ⅹQ放=mq焦每千克；J/kgＱ放＝Vq1、定義：5、請(qǐng)同學(xué)們通過查看課本中的熱值表，回答以下問題：1）哪種燃料的熱值最大？2）哪種燃料的熱值最??？3）火箭為什么用液態(tài)氫做燃料？注：熱值是燃料的一種性質(zhì)，與燃料的質(zhì)量、放出熱量的多少、是否完全燃燒無關(guān)，熱值與燃料的種類有關(guān)學(xué)以致用：1、酒精的熱值為3.0ⅹ107J/kg，完全燃燒200g的酒精放出的熱量是

J，若要獲得5.4ⅹ106J的熱量，則至少完全燃燒

g的酒精。2、近期煤價(jià)節(jié)節(jié)攀升，不少不法商販將煤矸石破碎之后在優(yōu)質(zhì)煤中銷售，假如你是檢察人員，最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菣z測(cè)下列物理量中的（）A、比熱容B、溫度C、熱值D、質(zhì)量3*、關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的事（）A、與燃料的燃燒情況無關(guān)。B、容易燃燒的燃料，熱值一定大。C、1kg煤燃燒時(shí)放出的熱量一定大于1kg木柴燃燒時(shí)放

出的熱量。D、一杯酒精與半杯酒精相比，一杯酒精的熱值大。CA6.0ⅹ106180燃料不能有效利用的原因：（１）燃料很難完全燃燒．（２）燃料利用過程有熱量損失．二．燃料的有效利用爐子的效率:1、定義：爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做爐子的效率。2、討論：如何提高爐子的效率（提高燃料的利用率）？使燃料盡可能燃燒充分（如把煤磨成粉狀，用空氣吹進(jìn)爐膛）；盡量減少熱損失（如加大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量）請(qǐng)大家根據(jù)以下問題自讀課本內(nèi)容，然后回答問題．（１）節(jié)約能源．保護(hù)環(huán)境的重要措施是什么？（２）舉例說明有效利用燃料對(duì)節(jié)約能源的重要意義？（３）燃料燃燒對(duì)環(huán)境的污染主要是什么？煤燃燒時(shí)會(huì)排放出二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等污染物。這些氣體溶于雨水，會(huì)形成酸雨。直接燃煤及其缺陷酸雨的危害森林受到酸雨破壞酸雨對(duì)建筑物的破壞酸雨的危害樂山大佛遭酸雨腐蝕左圖攝于1908年，右圖攝于1968年，雕塑被酸雨腐蝕得面目全非汽車使用的燃料是汽油和柴油，它們?nèi)紵奈矚庵械闹饕廴疚镉幸谎趸肌⑽慈紵奶細(xì)浠衔?、氮的氧化物、含鉛化合物和煙塵等?？晌腩w粒物來源:清潔能源的廣泛應(yīng)用水能和風(fēng)能的利用學(xué)到了什么？一．燃料的燃燒１．燃料的種類及燃料燃燒的實(shí)質(zhì)２．熱值的定義．單位及簡單計(jì)算二．燃料的有效利用１．爐子的效率２．有效利用燃料的途徑３．燃料的利用與環(huán)境保護(hù)練習(xí)１．爐子

的熱量與

的熱量之比，叫做爐子的效率３．１kg的汽油完全燃燒放出的熱量相當(dāng)于

kg干木柴完全燃燒放出的熱量．２．一個(gè)家用節(jié)煤爐的效率為40%，完全燃燒一塊煤球放出4x107J熱量，那么有效利用的熱量是

．４．關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的是（）Ａ．熱值越大，燃燒時(shí)溫度就越高．Ｂ．熱值越大，燃燒時(shí)放出熱量就越多．Ｃ．燃料的質(zhì)量越大，熱值就越大．Ｄ．燃料的熱值與燃料的質(zhì)量無關(guān)．５．用液態(tài)氫作火箭的燃料，主要是因?yàn)橐簯B(tài)氫的Ａ密度?。卤葻崛菪。脽嶂荡螅馁|(zhì)量小（）1kg、70℃的溫水流經(jīng)散熱器后，水的溫度降至50℃，在此過程中，水釋放的熱量是多少？若這些熱量由燃燒的焦炭來提供，需要完全燃燒多少焦炭？小星用燃?xì)庠顚①|(zhì)量為2Kg，溫度為25℃的水加熱到100℃，則水需要吸收多少熱量？該燃?xì)庠畹男适?5%，則加熱這些水需要燃?xì)舛嗌偾Э?？（燃?xì)獾臒嶂凳?.5J/kg）第四節(jié)熱機(jī)北師大版·九年級(jí)上冊(cè)

問題：水沸騰后會(huì)怎樣？推動(dòng)塞子的能量來自哪里？新課導(dǎo)入演示實(shí)驗(yàn):現(xiàn)象:軟木塞沖出；管口有“白氣”產(chǎn)生。說明:水蒸汽對(duì)木塞做功，內(nèi)能減少，它的溫度下降,水蒸汽液化成小水珠。工作時(shí)：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能應(yīng)用：熱機(jī)獲取新知種類汽油機(jī)柴油機(jī)1.熱機(jī)的種類蒸汽機(jī)內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭等內(nèi)燃機(jī)：熱機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。常見的內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)柴油機(jī)把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。2.內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造(1)汽油機(jī)(2)柴油機(jī)①構(gòu)造②工作原理③汽油機(jī)完整工作過程①構(gòu)造②工作原理(1)汽油機(jī)的構(gòu)造火花塞氣缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸吸氣壓縮做功排氣內(nèi)燃機(jī)的

沖程和工作循環(huán)(2)汽油機(jī)工作原理吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程吸氣沖程汽油和空氣

進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程

在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。排氣沖程燃燒后的廢氣

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。(3)柴油機(jī)的構(gòu)造噴油嘴進(jìn)氣門活塞連桿排氣門氣缸曲軸(4)柴油機(jī)工作原理吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程吸氣沖程空氣

進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸。壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過柴油的著火點(diǎn)。

機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程

在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。排氣沖程燃燒后的廢氣

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。一個(gè)工作循環(huán)：活塞：往復(fù)兩次。曲軸：轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。完成：四個(gè)沖程。對(duì)外做功：一次。輔助沖程：靠飛輪慣性來完成。3.內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用

汽油機(jī)比較輕巧，常用在汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上面。(1)汽油機(jī)的應(yīng)用(2)柴油機(jī)的應(yīng)用

柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克上面。想想議議：4.汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有什么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？1．基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。2．每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3．四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。4．一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。相同點(diǎn)不同點(diǎn)1．構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。2．燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴油機(jī)的燃料是柴油。3．吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。4．點(diǎn)火不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。5、熱機(jī)的效率

熱機(jī)的效率：熱機(jī)所做的有用功和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提高熱機(jī)效率，可提高燃料的利用率。

汽油機(jī)的效率：20~30%柴油機(jī)的效率：30~45%你認(rèn)為它們的效率比你想象的高？還是低？你猜想：汽油機(jī)、柴油機(jī)的效率大約是多少？猜猜看！

提高熱機(jī)效率的途徑和方法：

（1）盡可能減少各種熱損失，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；

（2）充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來，燃料的利用率大大提高。

6.熱機(jī)對(duì)環(huán)境的影響熱機(jī)對(duì)大氣的影響。（1）產(chǎn)生有毒氣體。（2）產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。（3）產(chǎn)生粉塵。熱機(jī)產(chǎn)生噪音。1、壓縮沖程混合氣體內(nèi)能增大的原因是什么？

2、做功沖程中，氣體的內(nèi)能如何轉(zhuǎn)化？為什么被稱為做功沖程？

答：混合氣體爆發(fā)性燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能；燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能

。答：活塞壓縮混合氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蠚怏w的內(nèi)能。隨堂演練3、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？4、排氣后，下一個(gè)工作過程是什么