12.4机械能与内能的互相转化 热值.ppt

12.4机械能与内能转化 热值 讨论：列举出生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料（燃料）烧开一壶水？ 草木、 煤炭等 石油、酒精、汽油等 煤气、 天然气等 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料可分为哪三种？ 思考：5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同？这说明了什么？ 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。 燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？ 思考：我们要烧开同一壶水，现有三种材料：干草、木柴、煤炭，用哪种作燃料用量最少？ 燃料燃烧时放出的热量跟燃料的种类有关！ 烧开同一壶水，需要吸收的热量是相同的，干草、木柴、煤炭用的量不一样多，这说明同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。 用煤炭最少！ 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? 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。 小结： 热值 燃料的热值 我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？ 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。 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。 物理新概念 1、燃料的热值： 1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值； 燃料的热值的物理量符号用q表示。 2、热值的单位是：焦／千克， 国际单位符号是：J/kg。 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 常见燃料的热值 （单位：焦/千克） 物理新概念 3、物理意义：q酒精=3×107J/kg 表示1kg的酒精在完全燃烧时所放出的热量为3×107J。 问题：3kg的酒精完全燃烧时放出的热量又是多少呢？ 质量为m千克的燃料（热值为q）完全燃烧放出的热量为： Ｑ放＝m q 例1：完全燃烧140g焦炭，能获得多少焦的热量？（q焦炭＝3×107J/kg ） 例2：酒精的热值是3×107J/kg，要放出6×106J的热量，需完全燃烧多少克的酒精？ 4.2×106J 200g 公式：Q放=mq 或 Q放=vq（气体） 单位：J/kg （J/m3） 理解：（1）公式计算的是燃料完全燃烧时放出的热量；（2）式中m必须用kg为单位，V必须用m3为单位；（3）热值q与燃料质量和放热的多少没有关系，它是反映燃料优劣的物理属性。 结论： 燃料的热值是燃料的一种属性。 固体和液体燃料 气体燃料 思考讨论：用煤气烧开水时，燃料燃烧放出的能量都被水吸收了吗？到哪儿去了？ 讨论得出： 水只吸收了一部分，另外壶要吸收热量、向空气中散失热量，还有燃料也不一定完全燃烧，要损失一部分能量，所以存在热效率的问题。 观察分析：内燃机的能流图，燃烧放出的热量到哪儿去了？ 散热、机械损失 废气内能 有用机械能 燃气内能 讨论得出：在内燃机中，由于燃烧不完全而损失的能量很小；排出的废气温度较高，要带走很大一部分能量；一部分能量消耗在散热上，还有一部分能量消耗在客服摩擦做功上（如活塞和气缸间的摩擦、各部件连接处的摩擦等）；所以只有一部分能量能够用来做功。 热机的效率： 用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 Q有 η= Q放 = Q吸 Q放 = cm1△t m2q 例题：某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。【水的比热容是4.2×103J/（ kg·℃ ）】试求： （1）锅炉内200kg的水吸收了多少热量？ 解：水吸收的热量 Q1=cm（t－t0） 　　 =4.2×103J/（kg·℃） ×200kg×（100℃－25℃） 　　 =6.3×107J 例题：某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg）试求： （2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ 解