化學課件《燃料的利用效率》

【目的和要求】

通過酒精燈燒水的實驗，瞭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，温度計（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，然後加入質量為m2的清水。

2．在天平上稱出酒精燈的初始質量為m3。

3．用温度計量出水的初温為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）。温度計掛在方座支架的橫杆上，當温度上升時，用攪拌器攪動水，水温升高約20℃時，移開並馬上熄滅酒精燈，記下水的終温t2。

5．用天平稱出熄滅後的酒精燈的質量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)。對於鋁質易拉罐來説，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製成的。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製作方法，請參看本叢書的《初中物理自制教具》一書。（安徽鳳陽中學滕尚傑製作並提供資料）