第五節調查燃料的利用及其對環境的影響第十章機械能、內能及其轉化任務認識常見的燃料知1－講1

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.熱值(1)物理意義表示不同燃料完全燃燒時放熱的能力。(2)定義一定質量的某種燃料完全燃燒，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

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－講3.探究燃料的放熱能力實驗設計：測量出10g石蠟和10g酒精，將其分別放在兩個燃燒皿中，對質量相等的水加熱，使石蠟和酒精充分燃燒，記錄加熱前后放在水中兩支溫度計的示數。知1－講分析論證：質量相等的石蠟和酒精充分燃燒后，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：探究燃料放出的熱量和燃料種類的關系，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－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。小知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2kg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26.72×1050.016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

知1－練2.[安徽模擬]完全燃燒0.3m3液化石油氣放出的熱量全部被100kg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1.熱機的效率(1)定義熱機用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒釋放的能量之比，叫作熱機的效率。(2)定義式任務了解燃料的利用效率2知2－講2.鍋爐的效率(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－講易錯提醒1.熱機效率是個比值，與功率大小、消耗燃料多少、轉速快慢等因素無關。2.熱機的效率越高意味著消耗相同質量的燃料輸出的有用功越多。3.熱機的效率總是小于1。知2－講3.提高燃料利用效率的方法(1)使燃料充分燃燒，如將煤炭研磨成粉末，吹入爐內燃燒，加大送風量。(2)盡量減少各種熱量的損失。(3)通過技術革新，改良燃料品種、燃燒方式。知2－講深度理解爐子燒水中的能量損失：煤氣不能完全燃燒，損失了一部分能量；裝水的容器吸收了一部分能量；煤氣灶本身也會吸收一部分能量；高溫的煙氣帶走了一部分能量；還有一部分能量直接散失掉了。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150m3天然氣，已知q天然氣＝2.1×l07

J/m3，c水＝4.2×l03

J/(kg·℃)。求：(1)1m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒，放出的熱量約是多少？(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℃？例3知2－練

知2－練解：(1)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＝2.1×107J/m3×150m3＝3.15×109J。知2－練

知2－練3.菜油最適宜的烹飪溫度在150℃至180℃之間。用天然氣將質量為0.02kg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4×107J/m3]6×1032.5×10－4知3－講1.環境污染常見的廢氣污染：任務認識燃料的利用對環境的影響3知3－講2.環境保護措施(1)改進燃燒設備，消除煙塵。(2)提高燃料的利用率，采取集中供熱，以減少大氣污染。(3)充分開發利用污染少和無污染的能源。(4)在內燃機排氣管上安裝尾氣處理裝置及消聲器，以減少有害物排放和噪聲污染。(5)推廣和普及氣體燃料的使用，比如將煤轉化為煤氣再使用。知3－講知識拓展我國提出的碳中和就是減少二氧化碳等溫室氣體排放并通過植樹造林、節能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳排放量，實現二氧化碳“零排放”。知3－練某學校每天需將1000kg、20℃的水燒開供師生飲用。例4解析：利用公式Q吸＝cmΔt計算燒開水所需要吸收的熱量。煤炭燃燒不完全，產生大量的一氧化碳；煤氣的成分是一氧化碳，燃燒生成二氧化碳；天然氣的主要成分是甲烷，燃燒生成二氧化碳和水。知3－練(1)試計算每天燒開水所需要的熱量是多少？(當地氣壓為1標準大氣壓)解：在1標準大氣壓下，水的沸點是100℃，把水燒開，水吸收的熱量Q吸＝cmΔt＝4.2×103

J/(kg·℃)×1000kg×(100℃－20℃)＝3.36×108

J。知3－練(2)若分別用煤炭、煤氣、天然氣作為燃料，根據課本中的知識和你生活時的經驗，簡述以上三種燃料中使用哪種燃料對大氣污染程度最重以及它對大氣的污染物主要是什么？解：煤炭對大氣污染最嚴重；它對大氣的主要污染物是粉塵、二氧化硫等。知3－練4.為實現國家“碳達峰”“碳中和”的目標，我國某汽車集團研發了一款新型汽車。與另一款汽車相比，在同樣油耗和使用條件下，發動機工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。知