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化學課件《燃料的利用效率》

教案 時間:2021-08-31 手機版

  【目的和要求】

  通過酒精燈燒水的實驗,了解燃料在燃燒時被有效利用的熱量是較少的,認識提高熱能利用率的重要性,進一步熟悉熱量和燃燒值的物理意義。

  【儀器和器材】

  酒精燈,方座支架(Jll02型),三腳架,泥三角,廢易拉罐(或廢罐頭盒),攪拌器,溫度計(0-100℃),火柴,托盤天平(200克),水。

  【實驗方法】

  1.首先在天平上稱出廢易拉罐(或廢罐頭盒)的質量m1,然后加入質量為m2的清水。

  2.在天平上稱出酒精燈的.初始質量為m3。

  3.用溫度計量出水的初溫為t1。

  4.將三腳架放在酒精燈上,泥三角放在三腳架上,再放上盛水罐,點燃酒精燈(圖2.10-1)。溫度計掛在方座支架的橫桿上,當溫度上升時,用攪拌器攪動水,水溫升高約20℃時,移開并馬上熄滅酒精燈,記下水的終溫t2。

  5.用天平稱出熄滅后的酒精燈的質量m4。

  6.計算水在加熱過程中所吸收的熱量Q1,這是被有效利用的熱量,Q1=c1m2(t2-t1)。其中c1為水的比熱容,c1=1卡/(克·℃)。

  7.計算易拉罐在加熱過程中吸收的熱量Q2,這是無用的熱量,Q2=c2m1(t2-t1)。對于鋁質易拉罐來說,比熱容c1=0.21卡/(克·℃)。

  8.計算燃燒的酒精所放出的熱量Q。查表可知酒精的燃燒值為q酒精=7200卡/克,實驗中燒掉了(m3一m4)克酒精,因此Q=q酒精(m3一m4)。

  9.因此可得出酒精燈在燒水過程中的熱量利用效率為

  表2.10-1中記錄了一次實驗的數據和計算結果。

  10.分析熱量損失的原因。提示:酒精燈在燃燒的過程中,火焰除了加熱盛水罐外,也加熱了周圍的空氣,空氣的對流帶走了一些熱量。同時火焰的熱輻射也直接損失了一些熱量。酒精在燃燒時,有少量的酒精變成蒸汽揮發掉了,而水在被加熱的過程中,也有少量的水變成水蒸氣帶走了一些熱量。另外,三腳架和盛水罐也帶走或輻射一些熱量(其中盛水罐吸收的熱量已經算出,為Q2=87.8卡)。

  【參考資料】

  酒精燈強火器

  熱學實驗中常常感到酒精燈火力不足,加熱時間太長,酒精燈強火器解決了這個問題。它是由預熱金屬絲和雙層多孔罩組成的(圖2.10-2)。取一根長80毫米、直徑1毫米的銅絲(漆包線即可),兩端磨尖,彎成U形,倒插入酒精燈燈芯內即可使用;雙層多孔罩是用廢鐵皮制成的。使用時將雙層多孔罩罩在插有U形鋼絲的酒精燈上。用畢先取下雙層多孔罩,摘掉預熱金屬絲,再蓋上酒精燈燈罩。

  酒精燈強火器的雙層多孔罩的制作方法,請參看本叢書的《初中物理自制教具》一書。(安徽鳳陽中學滕尚杰制作并提供資料)

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