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14.2第十四章 内能的利用 第二节 热机的效率 课标解读  

2014-12-26 10:56:19|  分类: 课标解读 |  标签: |举报 |字号 订阅

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14.2第十四章 内能的利用 第二节 热机的效率 课标解读

《热机的效率》课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。

3.5.2 从能量的转化和转移的角度认识效率。


《热机的效率》课标解读

一、课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。

3.5.2 从能量的转化和转移的角度认识效率。

二、课标解读

本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“内能”的内容,以及“能量”中的“能量守恒”的内容。本课程内容主要涉及认知性目标。结合本节内容具体解读如下。

“从能量转化的角度认识燃料的热值。”“认识”属于认知性目标行为动词,从行为动词的层次水平看,“认识”属于认知性目标中的“认识”层次水平。燃料的燃烧是一个化学变化,它是把燃料的化学能转化为内能的过程,相同质量的不同燃料具有的化学能不同,完全燃烧放出的热量也不同。相同质量的不同燃料完全燃烧后释放出的热量一般不同,我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值,热值的定义也是利用了比值定义的方法,它与前面速度、密度的定义方法相同。热值的大小在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值是燃料的一种物理属性,它的大小与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关。燃料燃烧放出热量的多少可以利用Q=mq进行计算,其中m就是燃料的质量,单位是千克(kg),q就是热值,单位为焦每千克(J/kg)。在实际计算中要注意气体燃料的热值有时也以J/m3作为单位,那么在计算时消耗燃料的质量应改为消耗燃料的体积,计算公式应为Q=Vq。要知道热值的物理意义,例如汽油的热值为4.6×107J/kg,它表示质量为1kg的汽油完全燃烧后放出的热量为4.6×107J,它并不表示1kg的汽油燃烧后放出的热量一定为4.6×107J,在实际燃烧时由于燃烧不完全等因素,实际放出的热量要比4.6×107J小。

“从能量的转化和转移的角度认识效率。”“认识”属于认知性目标行为动词,从行为动词的层次水平看,“认识”属于认知性目标中的“认识”层次水平。人们使用能源的过程就是能量的转化或转移的过程,在转化和转移时,能量不可能完全被利用。利用燃料燃烧获得内能,燃料不可能完全燃烧,燃烧后放出的热量也不可能被完全利用,如有一部分热量散失到空气中,高温的烟气带走一部分热量等。通常的锅炉,燃料利用率比较低,可以采用使燃料充分燃烧、尾气余热的再利用等方法提高燃料的利用率。在热机中,燃料释放的能量只有一部分用来做有用功,还有相当一部分能量散失了。用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标,热机在做同样的有用功时,效率越高,需要消耗的燃料就越少,可以节约能源。在使用热机时要使用大量的燃料,产生大量的废气和废渣,所以提高热机的效率可以减少对环境的污染,同时还可以达到能源的可持续发展。随着技术的发展,人类使用热机的效率在不断地提高,从效率极低的蒸汽机到效率较高的内燃机,火箭发动机的效率可以更高,这些高效的热机给人类的生活和生产带来了极大的便利。

“活动建议”中提出了“查阅资料或访问农机、汽车维修等专业人员,了解内燃机中燃料释放热量的去向,讨论提高效率的可能途径。”这个活动加强了物理与生产实际的联系,采用查阅资料和调查访问的方法来研究热机的效率,使物理的学习不仅仅停留在课本。实际生活中的汽车和很多的农用机械的发动机都属于热机,在调查和查阅资料时可以了解这些热机的工作过程,认识热机的效率。了解内燃机中燃料释放热量的动向可以知道燃料燃烧释放的热量有哪些用于做有用功,哪些随着尾气散失掉,还有哪些是热辐射散失掉的。要提高热机的效率,就需要提高有用功的比例,把浪费的能量有效的利用,为总结提高热机效率的方法作理论的铺垫。

“活动建议”中的“调查当地几种炉灶的能量利用效率,写出调查报告。”这是采用调查的方法了解炉灶的效率,在此活动中要了解常见的炉灶,进行实地考察,加强物理与生活的联系。在调查炉灶的能量利用效率时,需要了解使用炉灶时有效利用能量和损失的能量,知道炉灶中燃料燃烧后放出热量的去向。可以从不同炉灶中燃料释放热量的去向开始,分析其中哪些热量是可以再次利用的,从热量再利用、提高炉灶的能量利用效率等几个方面写出调查报告。

 


 

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