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第十章 機械能、內能及其轉化 第六節 燃料的利用和環境保護 課件 (共26張PPT)2023-2024學年北師大版物理九年級全冊

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第十章 機械能、內能及其轉化 第六節 燃料的利用和環境保護 課件 (共26張PPT)2023-2024學年北師大版物理九年級全冊

資源簡介

(共26張PPT)
第六節 燃料的利用和環境保護
第十章 機械能、內能及其轉化
知識點
燃料的熱值(q)
知1-講
1
1. 燃料
(1)分類: 固體燃料、液體燃料、氣體燃料。
(2)能量轉化: 化學能內能。
只有燃料完全燃燒時,燃料的化學能全部轉化為內能。
知1-講
2. 探究燃料的放熱能力
實驗設計:測量出10 g 酒精和10 g 碎紙片,將其分別放在兩個燃燒皿中,對質量相等的水加熱,使酒精和碎紙片充分燃燒,記錄加熱前后放在水中兩支溫度計的示數。
分析論證:質量相等的酒精和碎紙片充分燃燒后,兩杯水升高的溫度不同,表明這些燃料燃燒時,放出熱量的多少不同。
實驗結論:不同燃料的放熱能力不同。
知1-講
思想方法
控制變量法
研究燃料放出的熱量和物質種類的關系,需要控制燃料質量相同,改變燃料種類,比較放出的熱量,這里使用了控制變量法。
轉換法
燃料放出熱量的多少可以通過液體升高的溫度比較,這里使用了轉換法。
知1-講
3. 熱值
(1)物理意義 表示不同燃料完全燃燒時放熱的能力。
(2)定義 某種燃料完全燃燒時化學能轉化為內能的量(放出的熱量)與其質量的比叫作這種燃料的熱值。
(3)定義式
比值定義法
知1-講
(4)理解要點 ①熱值是燃料本身的一種特性,它與燃料的種類有關,與燃料的質量、體積、是否完全燃燒等沒有關系。
②氣體燃料的熱值q=,熱值單位為“J/m3”;氣體燃料完全燃燒放出的熱量 Q=qV。
知1-講
類比思考 熱值和比熱容都是物質的特性,那么熱值和比熱容有什么不同?
類比結果
熱值和比熱容的比較
①定義不同;②描述對象不同,熱值針對燃料,而比熱容針對所有物質;③單位不同,熱值單位是“J/kg”或“J/m3”,而比熱容單位是“J/(kg·℃)”。
知1-練
例 1
小聰為比較酒精和汽油熱值的大小,利用如圖1所示
的裝置進行了實驗。
知1-練
解題秘方:比較不同燃料熱值的大小實驗利用了控制變量法和轉換法。
知1-練
(1)取質量相等的酒精和汽油為燃料,制成酒精燈和汽油燈。在兩個完全相同的燒杯中裝入質量和初溫都相同的_______(填“同種”或“不同”)液體。同時點燃兩燈,對兩杯液體加熱。
解析:根據控制變量法,應在兩個完全相同的燒杯中裝入質量和初溫都相同的同種液體。
同種
知1-練
(2)小聰從開始加熱時,記錄溫度計的示數,待燃料_________(填“全部燃燒”或“燃燒相同的時間”)后,小聰根據溫度計的示數變化繪制出了
如圖丙所示的圖像,由圖像可知,
________(填“酒精”或“汽油”)
的熱值較大。
全部燃燒
汽油
知1-練
解析:實驗中待燃料全部燃燒,通過觀察溫度計示數的變化來比較兩種燃料熱值大小;由圖丙可知,b圖像中的液體的末溫高,則汽油放出的熱量多,汽油的熱值大。
知1-練
(3)如果該實驗選擇比熱容______(填“大”或“小”)的液體可以使實驗現象更加明顯。
解析:在吸收相同熱量的情況下,比熱容小的物質溫度升高得多,所以用比熱容小的液體可以使實驗現象更明顯。

知1-練
(4)若已知液體的比熱容、液體的質量及兩種燃料的質量,小聰計算出液體吸收的熱量,他通過這些數據_______ (填“ 能”或“ 不能”)準確地計算出酒精和汽油的熱值,因為_____________________________________
______________。
不能
燃料燃燒產生的熱量不能完全被液體吸收,
存在熱量損失
知1-練
1. 如圖所示,甲、乙、丙三圖中裝置完全相同,燃料的質量相同,燒杯內的液體質量和初溫也相同。比較不同燃料的熱值,應選擇_______兩圖進行實驗;要完成本實驗,燃料完全燃燒放出熱量的多少是通過___________
(填“加熱的時間”或
“升高的溫度”) 來反
映的。
甲、乙
升高的溫度
知1-練
[中考·陜西] 在標準大氣壓下,使用煤氣灶將2 kg的水從20 ℃加熱到100 ℃,水吸收的熱量是________J,若不計熱量損失,此過程需要完全燃燒______kg 的煤氣,這是通過_______的方式增加了水的內能。未使用完的煤氣的熱值______(填“變大”“變小”或“不變”)。[ 水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),煤氣的熱值q煤氣=4.2×107 J/kg]
例 2
6.72×105
0.016
熱傳遞
不變
知1-練
解題秘方:不計熱量損失,煤氣完全燃燒放出的熱量Q放=Q吸,先用Q吸=cm(t-t0)計算出水吸收的熱量;根據Q放=mq計算出需要完全燃燒煤氣的質量。
知1-練
解析:水吸收的熱量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)× 2 kg×(100℃-20℃)=6.72×105 J。不計熱量損失,根據Q吸=Q放=mq得, 需要完全燃燒煤氣的質量m==
=0.016 kg。用煤氣灶燒水的過程中,能量發生了轉移,是通過熱傳遞的方式使水的內能增加;熱值是燃料的一種特性,未使用完的煤氣的熱值不變。
知1-練
2. [安徽模擬] 完全燃燒0.3 m3液化石油氣放出的熱量全部被100 kg 水吸收,可以使水的溫度升高到45 ℃。已知水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),液化石油氣的熱值q=4.9×107 J/m3,則水的初溫為 _______℃。
10
知2-講
知識點
鍋爐的效率
2
1. 定義 鍋爐有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比,叫作鍋爐的效率。
2. 定義式
知2-講
關聯知識
熱機工作時,燃料燃燒放出的能量,并不能全部用來做有用功,對外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值叫熱機效率。
知2-練
我國在世界上首次對可燃冰實現安全可控開采。1m3可燃冰分解后,可釋放出約150 m3天然氣,已知 q天然氣=2.1×107 J/m3,c水=4.2×l03 J/(kg·℃)。求:
解題秘方:先根據放熱公式Q放=qV計算出燃料完全燃燒放出的熱量,然后根據效率公式η=的變形公式求出水吸收的熱量,最后根據吸熱公式Q吸=cmΔt的變形公式求出水的質量。
例 3
知2-練
解:由題知,1m3可燃冰分解后,可釋放出約150m3天然氣,則1m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=q天然氣V天然氣=2.1×107 J/m3×150 m3=3.15× 10 9 J 。
(1)1 m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒,放出的熱量約是多少?
知2-練
解:水吸收的熱量Q吸=Q放×80% =3.15×109 J × 80% =2.52×109 J , 水的質量m水===1×104 kg。
(2)若上述熱量80% 被水吸收,可將多少千克的水從25 ℃加熱至85 ℃?
知2-練
3. [渭南二模] 菜油最適宜的烹飪溫度在150 ℃ 至180 ℃ 之間。用天然氣將質量為0.02 kg 的菜油從室溫20 ℃ 加熱到170 ℃,天然氣燃燒釋放出的熱量有60% 被菜油吸收,則菜油吸收了_______J 熱量, 燃燒了__________m3的天然氣。[取c菜油=2.0×103 J·(kg·℃)-1,天然氣的熱值為4×107 J/m3]
6×103
2.5×10-4
燃料的利用和環境保護
燃料的熱值
鍋爐效率
定義式
q=
定義式
η=
燃燒放熱

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