第十章 机械能、内能及其转化 第六节 燃料的利用和环境保护

放在两个燃烧皿中，对质量相等的水加热，使酒精和碎纸
片充分燃烧，记录加热前后放在水中两支温度计的示数。
分析论证：质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧后，两
杯水升高的温度不同，表明这些燃料燃烧时，放出热量的
多少不同。
实验结论：不同燃料的放热能力不同。
学习目标
思想方法
知1－讲
控制变量法
研究燃料放出的热量和物质种类的关系，需要控制
学习目标
知1－练
(2)小聪从开始加热时，记录温度计的示数，待燃料 _全__部__燃__烧__(填“全部燃烧”或“燃烧相同的时间”)后， 小聪根据温度计的示数变化绘制出了 如图丙所示的图像，由图像可知， __汽__油____(填“酒精”或“汽油”) 的热值较大。
学习目标
知1－练
解析：实验中待燃料全部燃烧，通过观察温度计示数的 变化来比较两种燃料热值大小；由图丙可知，b图像中的 液体的末温高，则汽油放出的热量多，汽油的热值大。
Q吸＝Q放＝mq得， 需要完全燃烧煤气的质量m＝qQ煤吸气＝
6.72×105 4.2×107 J/
kJg＝0.016
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kg。用煤气灶烧水的过程中，能量
发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值
是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。
学习目标
知1－练
2. [安徽模拟] 完全燃烧0.3 m3液化石油气放出的热量全部 被100 kg 水吸收，可以使水的温度升高到45 ℃。已知 水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，液化石油气的热值 q＝4.9×107 J/m3，则水的初温为 ___1_0___℃。
学习目标
知1－练
1. 如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质 量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。比较不同燃 料的热值，应选择_甲__、__乙__两图进行实验；要完成本实 验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过_升__高__的__温__度__ (填“加热的时间”或 “升高的温度”) 来反 映的。
学习目标
第十章 机械能、内能及其转化
第六节 燃料的利用和环境保护
学习目标
知识点 1 燃料的热值(q)
1. 燃料 (1)分类： 固体燃料、液体燃料、气体燃料。 燃烧 (2)能量转化： 化学能 内能。
知1－讲
只有燃料完全燃烧时，燃料的化学能全部转化为内能。
学习目标
2. 探究燃料的放热能力
知1－讲
实验设计：测量出10 g 酒精和10 g 碎纸片，将其分别
kg。
学习目标
知2－练
3. [渭南二模] 菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃ 至180 ℃ 之 间。用天然气将质量为0.02 kg 的菜油从室温20 ℃ 加热 到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60% 被菜油吸收， 则菜油吸收了_6_×__1_0_3_J 热量， 燃烧了_2_._5_×__1_0_－_4_m3的 天然气。[取c菜油＝2.0×103 J·(kg·℃)－1，天然气的热值 为4×107 J/m3]
q天然气＝2.1×107 J/m3，c水＝4.2×l03 J/(kg·℃)。求： 解题秘方：先根据放热公式Q放＝qV计算出燃料完全
燃烧放出的热量，然后根据效率公式η＝QQ吸 放的变形 公式求出水吸收的热量，最后根据吸热公式Q吸＝ cmΔt的变形公式求出水的质量。
学习目标
知2－练
(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是 多少？ 解：由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出约150m3天 然气，则1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热 量Q放＝q天然气V天然气＝2.1×107 J/m3×150 m3＝3.15× 10 9 J 。
学习目标
知识点 2 锅炉的效率
知2－讲
1. 定义 锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量 之比，叫作锅炉的效率。
2. 定义式
学习目标
知2－讲
关联知识 热机工作时，燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来
做有用功，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量 的比值叫热机效率。
学习目标
知2－练
例 3 我国在世界上首次对可燃冰实现安全可控开采。1m3 可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，已知
学习目标
知1－练
(3)如果该实验选择比热容___小___(填“大”或“小”)的液 体可以使实验现象更加明显。 解析：在吸收相同热量的情况下，比热容小的物质温 度升高得多，所以用比热容小的液体可以使实验现象 更明显。
学习目标
知1－练
(4)若已知液体的比热容、液体的质量及两种燃料的质量， 小聪计算出液体吸收的热量，他通过这些数据__不__能___ (填“ 能”或“ 不能”)准确地计算出酒精和汽油的热 值，因为_燃__料__燃__烧__产__生__的__热__量__不__能__完__全__被__液__体__吸__收__， _存__在__热__量__损__失___。
学习目标
知1－练
例 2 [中考·陕西] 在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg的 水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量是_6_.7_2_×__1_0_5J， 若不计热量损失，此过程需要完全燃烧_0_._0_1_6_kg 的 煤气，这是通过_热__传__递__的方式增加了水的内能。未 使用完的煤气的热值_不__变___(填“变大”“变小”或 “不变”)。[ 水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，煤 气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg]
学习目标
知1－练
解题秘方：不计热量损失，煤气完全燃烧放出的热 量Q放＝Q吸，先用Q吸＝cm(t－t0)计算出水吸收的热 量；根据Q放＝mq计算出需要完全燃烧煤气的质量。
学习目标
知1－练
解析：水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×
2 kg×(100℃－20℃)＝6.72×105 J。不计热量损失，根据
(3)定义式
比值定义法
学习目标
知1－讲
(4)理解要点 ①热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的 种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有 关系。
②气体燃料的热值q＝QV，热值单位为“J/m3”；气体燃 料完全燃烧放出的热量 Q＝qV。
学习目标
知1－讲
类比思考 热值和比热容都是物质的特性，那么热值和比 热容有什么不同？ 类比结果 热值和比热容的比较 ①定义不同；②描述对象不同，热值针对燃料，而比热容 针 对 所 有 物 质 ； ③ 单 位 不 同 ， 热 值 单 位 是 “ J/kg” 或 “J/m3”，而比热容单位是“J/(kg·℃)”。
学习目标
知2－练
(2)若上述热量80% 被水吸收，可将多少千克的水从25 ℃ 加热至85 ℃？
解：水吸收的热量Q吸＝Q放×80% ＝3.15×109 J ×
80%
＝ 2.52×109
J
，
水
的
质
量
m
水
＝
Q吸 c水(t－t0)
＝
4.2×103
2.52×109 J J/(kg·℃)×(85℃－25℃)
＝1×104
燃料质量相同，改变燃料种类，比较放出的热量，这里使
用了控制变量法。
转换法
燃料放出热量的多少可以通过液体升高的温度比较，
这里使用了转换法。
学习目标
3. 热值
知1－讲
(1)物理意义 表示不同燃料完全燃烧时放热的能力。
(2)定义 某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量(放
出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值。
学习目标
燃料的利用和环境保护
燃料的热值
锅炉效率
定义式
定义式
q＝mQ
燃烧放热
η＝WQ放有
学习目标
知1－练
例 1 小聪为比较酒精和汽油热值的大小，利用如图1所示 的装置进行了实验。
学习目标
知1－练
解题秘方：比较不同燃料热值的大小实验利用了 控制变量法和转换法。
学习目标
知1－练
(1)取质量相等的酒精和汽油为燃料，制成酒精灯和汽油灯。 在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的 __同__种___(填“同种”或“不同”)液体。同时点燃两灯， 对两杯液体加热。 解析：根据控制变量法，应在两个完全相同的烧杯中 装入质量和初温都相同的同种液体。