資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第十章 機械能、內能及其轉化
10.6 燃料的利用和環境保護
教學目標：
1.物理觀念：
（1）了解不同燃料的熱值。
（2）了解燃料利用對社會的貢獻和給環境帶來的影響。
2.科學思維：
質量相等的不同燃料充分燃燒放出的熱量不相等。
3.科學探究：
問題與思考“質量相等的不同燃料充分燃燒后放出的熱量相同嗎？”
4.科學態度與責任：
（1）感受自然科學的發展和先進技術的應用在推進人類社會發展的同時造成了環境污染，以利于理解可持續發展的內涵。
（2）認識當前人類現代化的生活對能源的依賴和能源緊缺對人類生存的挑戰，認識到節約能源和開發能源才能實現可持續發展
教學重點： 燃料的熱值。
教學難點： 燃料的有效利用，理解環境污染與燃料的有效利用關系
教學課時：1課時
教學用具： 多媒體
教學互動設計：
1、 創設情景，導入新課
能夠燃燒的物質叫作燃料。木材、煤是常用的固體燃料。汽油、柴油是常用的液體燃料。氫氣、煤氣、天然氣是常用的氣體燃料。質量相等的不同燃料完全燃燒釋放的熱量釋放是否相等？
二、新課講授，師生互動
（一）熱值
能夠燃燒的物質叫作燃料。燃料的種類很多，固體燃料有木柴、煤等，液體燃料有汽油、柴油等，氣體燃料有氫氣、煤氣、天然氣等。燃燒是一種化學反應，在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能。
觀察與思考
取相同質量的上述各種燃料，讓它們充分燃燒，放出的熱量相同嗎 根據你的生活經驗做出判斷，并猜測原因。
由于燃料的成分不同，相同質量的不同燃料，在燃燒時化學能轉化為內能的量是不同的。
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(combustion value)。
用q表示燃料的熱值，Q表示質量為m的燃料完全燃燒放出的熱量
= /
熱值的單位是J/kg。下表給出了一些燃料的熱值。
一些燃料的熱值 J/kg
有些氣體燃料的熱值使用J/m3作為單位，如煤氣的熱值約為1.5×107 J/m3，天然氣的熱值約為3.8×107 J/m3。
科學窗
氣體燃料的熱值一般用J/m3作單位。它的大小是溫度為0 °C、壓強為1.01×105 Pa狀態下每立方米該燃料完全燃燒時化學能轉化為內能的數值。
（二）燃料的有效利用
鍋爐是利用燃料或其他能源把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。
燃料實際上很難完全燃燒，放出的熱量往往比按熱值計算出的數值要小，而且有效利用的熱量又比放出的熱量要少。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。
過去的鍋爐（如圖所示）比現在普通鍋爐效率低，而現在普通鍋爐效率一般只有60%左右，所以在節約能源、保護環境方面還有較大的潛力。提高燃料的利用率，是節約能源、保護環境的重要措施。
現代化的大型鍋爐(如圖所示)，效率可達90%以上。
利用現代化工手段，將煤轉化為煤氣再進行燃燒利用，既可以提高燃料的利用率，又可以減少燃燒時產生的二氧化硫、氮氧化物等有害氣體對大氣的污染；對于取暖鍋爐、機車、汽車等一些消耗燃料的“大戶”,通過技術改造改變它們的燃料品種和燃燒方式，可以提高燃料的利用率，減少其對環境的污染。
我國是一個耗能大國。如果按年消耗燃煤10 億噸，效率為30%來計算，那么只要將效率提高1%，即達到31%，就相當于每年節省3000多萬噸燃煤。可見，提高燃料的利用率是多么重要，我們大家都要注意節約燃料。
燃料的利用，改善了人類的生活，促進了社會的發展。然而，由于煤、石油等燃料往往含有雜質，在燃燒時會產生二氧化硫等有害氣體，在燃燒不充分時，還會產生煙塵和一氧化碳。這些煙塵、廢氣是大氣污染的主要來源。大氣污染直接危害人體健康，影響植物的正常生長。大氣中的二氧化硫和氮氧化物溶于水中發生化學變化，會產生酸雨，危害農作物、森林以及湖泊中的生物。
煙塵、廢氣是大氣污染的主要來源。大氣污染直接危害人體健康，影響植物的正常生長。大氣中的二氧化硫和氮氧化物溶于水中發生化學變化，會產生酸雨，危害農作物、森林以及湖泊中的生物。
我們既要有效地利用能源，又要很好地控制和減弱它對大氣的污染。保護環境已經成為重要的國策。我國正在著力推動能源清潔低碳高效利用，積極穩妥推進碳達峰碳中和，推動綠色發展，促進人與自然和諧共生。
例題解析
某校每天要將1000kg溫度為20℃的水燒開供師生飲用。若燒開水的鍋爐無煙煤作為燃料，鍋爐的效率為50%，每天需要完全燃燒多少無煙煤？
【水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）；無煙煤的熱值取3.0×107J/kg】
解：水吸收的熱量
Q吸=cmΔt
=4.2×103J/（kg·℃）×1000kg×(100℃-20℃
=3.36×108J
無煙煤放出的熱量
Q放=Q吸/50%=( 3.36×108J)/50%
=6.72×108J
需要無煙煤的質量
m=Q放/q=(6.72×108J)/(3.0×107J/kg)=22.4kg
實踐活動
1.調查當地空氣污染的主要污染物是什么，試提出消除或減小污染的措施。
2.調查當地燃料結構近年來的變化，研究和討論這些變化對環境和社會的意義。
三、總結反思，超越自我
1. 能夠燃燒的物質叫作燃料。如木材、煤、汽油、柴油、氫氣、天然氣。在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能。
2.某種燃料完全燃燒時放出的熱量與其質量的比叫作這種熱量的熱值。熱值的單位是J/kg。
3.燃料的有效利用
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。提高燃料的利用率是節約能源、保護環境的重要措施。
燃料的利用改善了人類的生活，促進了社會的發展。煤、石油等燃料在燃燒過程中會產生有害氣體和粉塵污染大氣。直接危害人體健康，影響植物生長。有效利用能源，控制和減少污染
四、板書設計，整合提升
1. 能夠燃燒的物質叫作燃料。如木材、煤、汽油、柴油、氫氣、天然氣。在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能。
2.某種燃料完全燃燒時放出的熱量與其質量的比叫作這種熱量的熱值。熱值的單位是J/kg。
3.燃料的有效利用
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。提高燃料的利用率是節約能源、保護環境的重要措施。
燃料的利用改善了人類的生活，促進了社會的發展。煤、石油等燃料在燃燒過程中會產生有害氣體和粉塵污染大氣。直接危害人體健康，影響植物生長。有效利用能源，控制和減少污染
五、大海揚帆，嘗試遠航
1. 下列說法不正確的是（ ）
A. 能夠燃燒的物質叫作燃料
B. 燃料在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能
C. 相同質量的不同燃料，完全燃燒放出的熱量一定相等
D. 某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量的比叫作這種燃料的熱值
2．下列說法不正確的是（ ）
A. 燃料的熱值的單位是J/kg
B. 燃料的熱值是燃料自身的一種特性
C. 燃料的熱值與燃料的質量無關
D. 燃料的熱值與質量成反比
3．關于燃料的利用和環境保護的說法正確的是（ ）
A.燃料的利用會造成環境污染
B.熱機都是用汽油做燃料
C.汽車排出的尾氣全部是無毒氣體
D.燃燒木材不會污染環境
4．下列說法正確的是（ ）
A. 燃料實際上都能完全燃燒
B. 鍋爐有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量相等
C. 燒柴鍋爐效率最高
D. 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
5．下列說法不正確的是（ ）
A. 提高燃燒的利用率是節約能源、保護環境的重要措施
B. 提高燃料的利用率，增大環境污染
C. 大氣污染直接危害人體健康，影響植物正常生長
D. 我國正在著力推動能源清潔低碳高效利用，推動綠色發展，促進人與自然和諧共生
參考答案1.C；2.D；3.A；4.D；5.B。
六、作業：P30.T2
課外作業P30-31.T1、T3。
P31 閱讀材料 從垃圾中獲得能量
教學反思：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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