十四章内能与热机.ppt

十四章内能与热机 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望A半杯热水B半杯冷水混合混合一杯温水一杯温水讨论讨论:A、B物体温度的变化？内能的变化？物体温度的变化？内能的变化？A、B物体分别失去或得到什么？物体分别失去或得到什么？这这是通过哪种方式改变物体的内能？是通过哪种方式改变物体的内能？热传递改热传递改变内能变内能A.物体放热物体放热内能减少内能减少B.物体吸热物体吸热温度降低温度降低温度升高温度升高内能增加内能增加讨论讨论:1.热传递改变内能的实质是什么热传递改变内能的实质是什么?2.发生热传递的条件是什么？发生热传递的条件是什么？A半杯热水半杯热水B半杯冷水半杯冷水热传递的实质是：热传递的实质是：能能量从高温物体传递到量从高温物体传递到低温物体或能量从同低温物体或能量从同一物体的高温部分传一物体的高温部分传递到低温部分递到低温部分发生热传发生热传递的条件递的条件是有温差是有温差存在存在热传递过程中物体热传递过程中物体 内能改变的多少内能改变的多少叫叫热量热量思考：思考：内能改变内能改变多少可以用什么来多少可以用什么来量度量度呢？呢？热量是物体热量是物体内能改变内能改变的一种量度的一种量度.Q Q 吸热时QQ吸吸，放热时QQ放放焦（焦（J J）1.定义3.单位2.符号符号物体吸收了多少热量，物体的内能就增加了多少；物体吸收了多少热量，物体的内能就增加了多少；相反，物体放出了多少热量，物体的内能就减少了多少相反，物体放出了多少热量，物体的内能就减少了多少一根火柴完全燃烧放出的热量约为一根火柴完全燃烧放出的热量约为1000J1000J热热 量量 热量是一个过程量，它热量是一个过程量，它对应于热传递的过程。对应于热传递的过程。一个物体的温度即使很高，也不能说它含有的热量多 不能说：一个物体一个物体含有含有多少热量多少热量 只能说：一个物体一个物体吸收了吸收了多少热量多少热量 或或放出了放出了多少热量多少热量热热 量量 A壶的时间长壶的时间长A壶水吸收的热量多壶水吸收的热量多A一壶水B半壶水用同样的炉火烧开温度相同用同样的炉火烧开温度相同一壶水一壶水与烧开与烧开半壶水半壶水（1）哪壶水需要加热的时间长？）哪壶水需要加热的时间长？讨论讨论：（2）哪壶水吸收的热量多？）哪壶水吸收的热量多？（3）这说明了物体吸收或放出热量的多少）这说明了物体吸收或放出热量的多少与什么因素有关？与什么因素有关？说明：说明：物体吸收热量的多少与物体吸收热量的多少与物体的质量大小物体的质量大小有关有关探究物体吸收或放探究物体吸收或放出的热量出的热量讨论：两个同样的水壶中倒入质量相等的水，两个同样的水壶中倒入质量相等的水，C壶内倒入的是壶内倒入的是10 C的水，的水，D壶内倒入的是壶内倒入的是90 C的水，的水，用同样的炉火把它们烧开用同样的炉火把它们烧开(加热到加热到100 C）。）。问：问：1、哪壶水需要加热的时间长？、哪壶水需要加热的时间长？2、哪壶水吸收的热量多？、哪壶水吸收的热量多？3、这说明了物体吸收热量的多少又与、这说明了物体吸收热量的多少又与 什么因素有关？什么因素有关？C壶壶需要加热的需要加热的时间长时间长C壶壶吸收的热量多吸收的热量多C壶壶10 C100 C90 C100 CD壶壶说明：说明：物体吸收热量的多少与物体吸收热量的多少与物体温度的变化多少物体温度的变化多少有关有关探究物体吸收或放出的热量探究物体吸收或放出的热量烧水经验告诉我们：水的烧水经验告诉我们：水的质量质量越大越大升高的温度升高的温度越大，需要吸收的热量越多越大，需要吸收的热量越多多多.探究物体吸收或放出的热量探究物体吸收或放出的热量物体放出或吸收热量的多少物体放出或吸收热量的多少跟物体的跟物体的质量大小质量大小成成 正比正比，跟物体跟物体温度的变化多少温度的变化多少成成 正比正比科学实验科学实验表明表明：1千克水温度千克水温度升高升高1,所需所需吸收吸收的热的热量是量是4.2103J.?问：问：1千克的千克的其他物质其他物质,温度升温度升高高1,是否与水一样是否与水一样,要吸收要吸收4.2103J的热量呢的热量呢?英国物理学家焦耳经过长期的实验研究得出1千克水温度千克水温度降低降低1,所需所需放出放出的热的热量是量是4.2103J.探究物体吸收或放出的热量探究物体吸收或放出的热量请你根据焦耳的实验规律完成下列问题1kg水温度水温度升高升高1C时所时所吸收吸收的热量是的热量是4.2x103J1kg水温度水温度降低降低1C时所时所放出放出的热量是的热量是4.2x103J想一想：想一想：1）1kg水温度升高10C时，需要吸收的热量是多少？2）10kg水温度升高10C时，需要吸收的热量是多少？3）10kg水温度从 10 C 升高到 100C时，需要吸收的热量是多少？4.2x103J x 10 =4.2x104J 4.2x103J x 10 x 10 =4.2x105J3.78x106J4.2x103J x 10 x 90=4）10kg水温度从80C降低降低到30C时,需要吸收还是放出的热量？热量是多少？热量是多少？4.2x103J x 10 x 50=2.1 x 106J 放热放热讨论：讨论：例举一下生活中我们例举一下生活中我们可以使用哪些可以使用哪些可燃烧的材料可燃烧的材料烧开一壶水？烧开一壶水？草木、煤炭等草木、煤炭等石油、酒精、汽油等石油、酒精、汽油等煤气、天然气煤气、天然气 等等固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料燃料的热值燃料的热值燃料可分燃料可分为哪三种为哪三种讨论讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加热，不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的是从木柴燃烧时放出的热量来的思考思考：5kg的木材的木材和10kg的木材的木材燃烧时放出的热 量是否相同？这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关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，同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多燃烧时放出的热量越多思考思考：用质量相同质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不 相同，这说明什么？说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量燃料的质量（2）燃料的种类燃料的种类大量实验表明大量实验表明：1、同种燃料同种燃料完全燃烧完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比时放出的热量跟它的质量成正比。2、相同质量的不同燃料，在相同质量的不同燃料，在完全燃烧完全燃烧时放出的热量时放出的热量 并不相等。并不相等。想一想想一想:什么是什么是完全燃烧完全燃烧呢呢?关于完全燃烧完全燃烧 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。不同的燃料，即使质量相同，完不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？这种放热性能优劣？为比较不同的燃料，为比较不同的燃料，即使质量相同，完全即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是燃烧放出的热量也是不同的，不同的，热值热值燃料的热值燃料的热值在物理学中，把在物理学中，把1kg1kg某种燃料在某种燃料在完全燃烧完全燃烧时所时所放出的热量叫做这种放出的热量叫做这种燃料的热值燃料的热值。热值的符号：热值的符号：q 单位：单位：J/kg（J/m3）无烟煤的热值为无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示的含义，表示的含义液化气的热值为液化气的热值为4.9107J/m3，表示的含义，表示的含义表示表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4107J。表示表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。1.定义定义2.单位及符号单位及符号3.意义意义燃料的热值燃料的热值请大家从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。思考：(1)柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？(2)(3)(2)3 Kg 的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？3.3107J 3=9.9 107Jq柴油柴油=3.3107 J/kg ：1 千克的柴油千克的柴油完完 全全 燃烧燃烧时时放出的热量为放出的热量为3.3107焦焦燃料的热值燃料的热值燃料完全燃烧完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：燃料燃烧放热计算公式燃烧放热计算公式Q=qm Q=qV想一想：想一想：500g汽油汽油完全燃完全燃烧烧时时可以放出多少可以放出多少热热量？量？解：解：查表可知，汽油的表可知，汽油的热值q=4.6103J/kg m=500g=0.5kg Q=qm=4.6103J/kg0.5kg=2.3103J答：答：V的单位是m3m的单位是kg 燃料燃烧计算公式燃料燃烧计算公式 2.完全燃烧完全燃烧10千克的焦碳所千克的焦碳所放出的热量相当于完全燃烧放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木材放出的热多少千克的干木材放出的热量？量？思考：思考：1kg的干木柴热值是多少的干木柴热值是多少0.5kg干木柴热值是多大干木柴热值是多大 1.热值表中所列固体、液热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？并说明它表示什么意思？认识燃料热值表认识燃料热值表 普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有效率只有15；普通燃煤锅炉，燃烧效率；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为约为30；现代化的锅炉，燃烧效率可达；现代化的锅炉，燃烧效率可达90左右。左右。什么是燃烧效率？什么是燃烧效率？怎样提高燃料的燃烧效率？怎样提高燃料的燃烧效率？l在实际在实际利用燃料利用燃料中，燃料很难完全燃烧，中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分用的只是其中一部分l炉子的效率：有效利用的热量与完全燃烧炉子的效率：有效利用的热量与完全燃烧时放出的热量的比值时放出的热量的比值 燃料燃烧燃料利用效率燃料燃烧燃料利用效率燃料利用效率图燃料利用效率图1）改善燃烧的条件，使）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。燃料尽可能充分燃烧。2）尽可能减少各种）尽可能减少各种 热量损失。热量损失。提高燃料利用率提高燃料利用率的的措施措施请同学回顾一下本堂课你学到了什么！请同学回顾一下本堂课你学到了什么！一、热量一、热量二、燃料的热值问题问题：以一名以一名16岁的男生为例，青少岁的男生为例，青少年每天最少需要摄入的淀粉量是：年每天最少需要摄入的淀粉量是：1.2107J（1.72104J/kg）7102g问题问题：食物提供的热量被人吸收后食物提供的热量被人吸收后转化为内能，转化为内能，使人们保持体温；使人们保持体温；转化为机械能，转化为机械能，使人们能够进行使人们能够进行日常活动，能够走、跑、跳，能够说话、唱歌、维日常活动，能够走、跑、跳，能够说话、唱歌、维持呼吸、心跳、血液流动等一切生理活动；持呼吸、心跳、血液流动等一切生理活动；还有一还有一部分转化为生物能部分转化为生物能储存在人体内。储存在人体内。如果过量饮食，或如果过量饮食，或运动量偏小，运动量偏小，人体吸收食物提供的能量将会过量的储存在人体内，人体吸收食物提供的能量将会过量的储存在人体内，引发肥胖症引发肥胖症；如果饮食偏少，如果饮食偏少，人体吸收食物提供的能量无法提供正常生理活动需要的能量，人体吸收食物提供的能量无法提供正常生理活动需要的能量，还要消耗体内正常储存的内能，这对于处在发育期的青少年，还要消耗体内正常储存的内能，这对于处在发育期的青少年，就会引发发育迟缓、体质瘦弱、抗病能力差等问题，就会引发发育迟缓、体质瘦弱、抗病能力差等问题，对健康成长不利。对健康成长不利。食物食物提供提供的热量的热量被人体吸收被人体吸收转化为内能转化为内能转化为机械能转化为机械能转化为生物能转化为生物能