热机和热值(第二课时好)

学前引导观察实验：在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？现象：塞子被试管内热气推出，试管口有“白雾”生成。你能说出在这一过程中能量如何转化呢？学前引导2、水蒸汽对活塞做功，又将内能转化成机械能，从而使活塞获得了动力。1、酒精燃烧的化学能转化为水和水蒸汽的内能；学前引导这个实验，展示了人类利用内能的过程●通过这个实验原理，瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，这种蒸汽机在之后的一百多年里对工业的发展起了极其重要的作用。●如果把试管变成汽缸，把水换成燃料，让燃料在汽缸内燃烧，形成高温高压的燃气来推动活塞做功，便产生了内燃机，如右图。像这种能够将内能转化为机械能的机器统称为热机。燃气废气热机第一课时一.热机的种类蒸气机内燃机汽轮机喷气发动机火箭等内燃机：热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机：汽油机柴油机内燃机的种类汽油机柴油机二、汽油机的工作原理：几个名词：1、一个冲程：2、一个工作循环：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程。把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。2.内燃机的构造(1)汽油机(2)柴油机①构造②工作原理③汽油机完整工作过程①构造②工作原理(1)汽油机的构造火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴吸气压缩做功排气内燃机的冲程和工作循环(2)汽油机工作原理吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程吸气冲程汽油和空气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。机械能转化为内能。做功冲程在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。排气冲程燃烧后的废气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。(3)柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴(4)柴油机工作原理吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程吸气冲程空气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。机械能转化为内能。做功冲程在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。排气冲程燃烧后的废气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。一个工作循环：•活塞：往复两次。•曲轴：转动两周。•完成：四个冲程。•对外做功：一次。•辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。练习•一台汽油机飞轮转速为3000R/分，则在1秒内完成个循环，对外做功次，完成个辅助冲程。三.内燃机的启动内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。四.内燃机的应用汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。(1)汽油机的应用(2)柴油机的应用柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。五.热机对环境的影响•1.热机对大气的影响。•（1）产生有毒气体。•（2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。•（3）产生粉尘。•2.热机产生噪音。想想议议：汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？1．基本构造和主要部件的作用相似。2．每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3．四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。4．一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。相同点不同点1．构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。2．燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。3．吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。4．点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。①汽油机的一个工作循环是排气,吸气,压缩,_______这四个冲程组成的,其中能将机械能转化为内能的冲程是_________冲程。②汽油机吸入气缸的物质是:()A.汽油B.空气C.汽油与空气混合物D.柴油③克服摩擦力做功，或压缩气体做功而使物体的内能增加，这时是将_________能转化为_________能。气体膨胀对外做功使物体的内能减少，这时是将_________能转化为_________能。④判断下列属于排气冲程的是（）。达标练习做功压缩机械能内能内能b机械C课堂检测1.热机是把_______能转化为_______能的机器；在热机里，用来做__________的那部分能量，与燃料__________放出的能量之比，叫做热机效率.2.内燃机的特点是：燃料在__________燃烧，生成_______的燃气，燃气推动活塞_______，将_______能转化为_______能.3.内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_______冲程，将内能转化为机械能的是_______冲程.4.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是（A.B.C.D.5.在图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是（）1.四冲程汽油机的工作过程由().().().()四个冲程组成的.2.四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是()冲程,做功冲程是()能转化为()能.3.汽油机吸入汽缸的是(),点火方式是().柴油机吸入汽缸的是(),点火方式是().4.某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒钟对外做功()次.课堂练习:5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。答：吸气冲程答：通常是先接通了启动机(电动机)，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。课堂练习:固体燃料草木、煤炭等液体燃料石油、酒精汽油等气体燃料煤气、天然气等讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的思考1：5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多思考2：用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不相同，这说明什么？说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不相同燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量（2）燃料的种类大量实验表明：1、同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比。2、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。想一想:什么是完全燃烧呢?关于完全燃烧——就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的，热值燃料的热值在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的符号：q单位：J/kg（J/m3）无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。1.定义2.单位及符号3.意义燃料的热值请大家从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。思考：(1)柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？(2)3Kg的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？3.3×107J×3=9.9×107Jq柴油=3.3×107J/kg：1千克的柴油完全燃烧时放出的热量为3.3×107焦燃料的热值燃料完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：燃料燃烧放热计算公式Q=qmQ=qV想一想：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？解：查表可知，汽油的热值q=4.6×103J/kg∵m=500g=0.5kg∴Q=qm=4.6×103J/kg×0.5kg=2.3×103JV的单位是m3m的单位是kg燃料燃烧计算公式2.完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木材放出的热量？思考：1kg的干木柴热值是多少0.5kg干木柴热值是多大1.热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？认识燃料热值表第二课时讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的注意：木柴是一种常见的燃料。燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，转变为内能。思考讨论：1.你知道的燃料有哪些？2.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：煤气、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？1、燃料有：固体燃料、液体燃料、气体燃料2、相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不相同的。怎样表示燃料的这种特性呢？一、燃料的热值定义：1kg(m3)某种燃料完全燃烧放出的热量单位：焦每千克，符号：J/kg、J/m3热值的物理意义？木炭:3.4×107J/kg表示的物理意义是什么？木炭:3.4×107J/kg物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J煤气:3.9×107J/m3物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9×107J二、热值的物理意义观察热值表，你有什么收获？煤油4.6X107木炭3.4X107汽油4.6X107无烟煤3.4X107氢气14.3X107石油4.4X107焦碳3.0X107天然气4.4X107柴油3.3X107烟煤2.9X107煤气4.2X107酒精3.0X107干木柴1.2X107气体液体固体常用燃料的热值（单位：J/kg）热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关想一想关于燃料的热值正确的是（）A．燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B．燃料的热值与燃料的种类有关C．燃料的热值与燃料的多少有关D．燃料的热值与上面三个因素都有关解析：选B.热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系.B下面说法不正确的是（）A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能B．人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的C．lkg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值D．提高燃料的利用率是节约能源的重要措施解析：选C.lkg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，必须加上“完全”两个字，故C错.C三、热量的计算2.气体燃料：Q放=Vq1.固体和液体燃料：Q放=mq例题练一练把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解：Q吸=cm（t-t0）=4200J/(kg·0C)×5kg×600C=1.26×106J；Q放＝Q吸m1=Q放/q=1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg阅读教材p138-139两段文字并思考：普通的家用