資源簡介

14.2熱機的效率
學習目標
1、通過看書和討論從能量轉化的轉化的角度認識燃料的熱值，并了解內能的利用在人類發展史上的意義。
2、通過討論能量的轉化和轉移，認識效率。
學習過程：
一 獨立自主學習：請快速閱讀課本P22---P23的相關內容，然后獨立完成以下學習任務。
1．1kg的某種燃料 燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，煤的熱值是3×107 J/kg，其物理意義是 ， 某種燃料的熱值與其質量 。
2． 與 之比叫做熱機的效率，熱機的效率總是 。
請結對相互更正，然后在組內展示質疑，如果還有不清楚的地方，請其他小組來幫忙解決。
二 合作互助學習：請仔細觀察課本獨立完成下列問題，有疑問的可以請教自己的對子。
學生活動一：閱讀燃料的熱值，并回答下列問題：
①燃料的種類很多有固態的也有液態的還有_____態的，例如______等。燃料的燃燒是一種___反應，燃燒過程中燃料的___能得到釋放，轉化為周圍物體的____能。
②_______________________叫燃料的熱值。
③熱值是燃料的一種______，其物理量符號是______。他的單位（字母）是_________。
④干木材的熱值是_______________，其物理意義是______________________。要是有4kg的干木材完全燃燒能放出_______J的熱量？
學生活動二 討論問題一通過閱讀教材，完成下列的問題
在新型運載火箭設計成功后，需要設計一種合適的燃料，請你觀察課本上的“幾種燃料的熱值”表格在表中選擇合適燃料并說明原因，以及進一步設想由所選燃料帶來的需要解決的技術問題。
所選的燃料是 ，原因是
討論問題二：內能的利用效率：
①思考：我們利用內能可以______和_____。
②由于燃料很難完全燃燒，所以實際放出的熱量比計算出的熱量值要__的多。而且有效利用的熱量又比實際放出的熱量__。（填大、小）所以利用內能時就存在效率問題。
③取暖的煤爐子、做飯的煤氣爐子等各種爐子是通過燃料的燃燒獲得_____能，傳遞給水、食物一部分為人類服務。其中被人類有效利用的能量是____________________,其計算方法是__________________；提供這些能量的總能量是______提供的。這些總能量的計算方法是_______________________。所以爐子的效率就是_____________________。
④想一想提高爐子效率的有效方法：_________________________________________。
⑤推動汽車的汽油機、柴油機等各種熱機是利用內能______。其中對人類有用的部分是熱機所做的有用功，其計算方法是________，供這部分有用功的能量來自于_________，其計算方法是____________。所以熱機的效率的計算方法是_____________________
⑥在熱機的各種能量損失當中_______的能量最多。
達標檢測
一、單選題
1．依據你所學的熱學知識，下列說法正確的是（　　）
A．天然氣燃燒越充分，其熱值越大
B．發生熱傳遞時，溫度從高溫物體傳遞給低溫物體
C．汽車發動機用水做冷卻物質，是因為水的比熱容比較大
D．熾熱的鐵水具有內能，冰冷的鐵塊不具有內能
2．利用一燃氣熱水器對、20℃的水進行加熱時，完全燃燒了的煤氣。已知水的比熱容為4.2，煤氣的熱值為，該熱水器燒水的效率是50%。下列說法中（　　）
①煤氣完全燃燒放出的熱量是
②水吸收的熱量是
③水溫升高了50℃
④加熱過程中水的內能保持不變
A．只有①④正確 B．只有②③正確
C．只有①②正確 D．只有②③④正確
3．小明用酒精燈將質量為100g、初溫為20℃的水加熱到90℃（未沸騰），共燃燒了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的熱值為q=3107J/kg]。則（　　）
A．水吸收的熱量是2.94×107J，效率為14%
B．水吸收的熱量是2.94×104J，效率為14%
C．水吸收的熱量是2.94×107J，效率為1.4%
D．水吸收的熱量是2.94×104J，效率為1.4%
4．關于內能、溫度和熱量，下列說法正確的是（　　）
A．物體的內能跟物體的運動速度、物體的溫度和物質狀態都有關系
B．不同燃料燃燒時，放出熱量越多的熱值越大
C．質量和初溫相同的水和煤油，吸收相同熱量時煤油溫度升高得多
D．內能總是從熱量多的物體向熱量少的物體轉移
5．下列關于四沖程內燃機的說法中正確的是
A．一個工作循環對外做功一次
B．汽油機在吸氣沖程中吸入氣缸的是空氣
C．壓縮沖程中將內能轉化為機械能
D．熱機效率越高，所做的有用功就越多
6．關于熱現象，下列說法正確的是（　　）
A．晶體在熔化過程中，隨著持續吸收熱量，溫度不斷升高
B．熱機的效率無法達到100%
C．熱傳遞的實質是熱量從內能大的物體傳遞到內能小的物體
D．冬天在家洗澡時，會發現浴室內出現“白氣”，這些“白氣”是水蒸氣
7．2022年北京冬奧會和冬殘奧會即將開幕，在比賽期間所有冬奧場館將全部使用“綠電”，（“綠電”是指在發電過程中，二氧化碳排放量為零或趨近于零，比火力發電等其他方式對環境的影響大幅度減小）。這將是奧運史上首次實現全部場館綠色電能供應，預計消耗“綠電”約，可以節約標準煤，減排二氧化碳。若所節約的標準煤完全燃燒，則放出的熱量約為（煤約為）。（　　）
A． B． C． D．
二、填空題
8．用某型號天然氣熱水器燒水，完全燃燒熱值為3.2×107J/m3的天然氣0.125m3，放出熱量________J；若該熱水器的加熱效率為84%，則能將40kg初始溫度為20℃的水加熱至________ ℃，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。
9．神舟十三號載人飛船與長征二號F運載火箭的組合體于2021年10月16日發射升空，在此次發射任務中，長征二號F運載火箭以8×106N的推力將總質量為500t的組合體在50s內推到3×104m的高度，在此過程中共消耗15t燃料，已知火箭燃料的熱值4×107J/kg，g=10N/kg。火箭在點火升空的過程中，燃料燃燒將火箭燃料放出的 ___________能轉化為組合體的 ___________能；火箭發動機推力的平均功率為 ___________W；火箭發動機的效率為 ___________。
10．為了使材料硬度增大，部分金屬工件需要進行淬火處理，即將工件升溫到較高溫度保持一段時間后再快速冷卻。某工廠用天然氣處理爐對質量為40kg的鋼工件進行淬火處理，耗用0.25m3天然氣將工件從20℃加熱到550℃，然后投入淬火池的水中迅速冷卻，淬火池中的水溫度為20℃，質量為460kg，已知天然氣熱值q=4.0×107J/m3，鋼的比熱容c鋼=0.46×103J/（kg ℃），水的比熱容c水=4.2×103J/（kg ℃），所耗用的天然氣完全燃燒放出的熱量 ___________J，鋼工件與水開始達到熱平衡的溫度為 ___________℃。（不計熱量損失）
11．熱機的效率是衡量汽車發動機性能的關鍵指標。2020年9月，我國濰柴集團發布全球首款熱機的效率突破50%的商業化柴油機，這一成果的意義猶如人類歷史上首次百米賽跑突破10s。立志成為汽車設計師的小明，也想設計改造發動機，使熱機的效率達80%。考慮影響熱機效率的因素，你認為小明可以在哪些方面改進創新？___________。假如小明的設想實現了，會給我們的生活帶來哪些影響？___________。（寫出一條即可）
12．汽油機的轉速為3000r/min，則1s內汽油機對外做功______次，活塞往復運動______次
參考答案：
1．C
2．B
3．B
4．C
5．A
6．B
7．A
8． 4.0×106 40
9． 內 機械 4.8×109 40%
10． 1×107 25
11． 改良發動機結構 節能（環保）
12． 25 50

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