13.4 热机效率和环境保护（精品课件）-2021-2022学年九年级物理全一册【课时A计划】沪科版（安徽）

第四节 热机效率和环境保护 第十三章 内能与热机 炒菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。从原始人类学会用火起，至今，人们使用的能量绝大部分都还是通过燃烧燃料获得的。 生活中人们通常通过什么来获得能量？ 想一想： 它们都离不开燃料。 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。 一、燃料的热值 1、常见的燃料有哪些？ 煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等)、天然气等，农村还用草木等植物的秸秆作燃料。 2、燃料的共同特点是什么？ 能够燃烧 3、燃料的燃烧本质是什么？ 燃料的燃烧是一种化学变化。所以燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。 约2.8Kg 约1.16Kg 约0.73Kg 说明： 不同燃料燃烧释放能量的能力是不同的。这个特性可以用热值来表示． 不同燃料燃烧释放能量的能力是否相同呢？ 想一想： 4、燃料的热值、符号、单位以及表示的物理意义 1Kg某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)，叫做这种燃料的热值，热值用字母q表示。 热值的单位是：焦/千克，单位符号是“J／kg”，读着“焦每千克”， 气体燃料的热值单位符号通常用“J／m3”。表示“1m3某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)为多少焦耳” 。 无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示： 液化气的热值为4.9×107J/m3，表示： 1kg的无烟煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。 1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。 5、热值是燃料的一种特性。只与燃料的种类、形态有关，与燃料的质量、体积等均无关。 常见燃料的热值 【观察】 查热值表，你有什么发现？各表示什么物理意义？ 6、燃料完全燃烧放出热量的计算： ①Q放=mq 或 Q放=vq （Q表示燃料完全燃烧释放的热量；q---燃料的热值；m---燃料的质量；v---气体燃料的体积）。 例题1：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3×107J/Kg ） 解: Q放=mq =4Kg×3.3×107J/Kg =1.32×108 J 答:完全燃烧释放的热量为1.32×108 J 例题2： 把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收） 分析： 利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸收多少热量，解题时应注意在标准大气压下，水的沸点是100℃，即水烧开时的温度为100℃，再利用燃料的燃烧值求干木柴的质量． 解答： Q吸=Cm(t-t0) =4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-40℃) =1.26×106J 因为Q吸=Q放=1.26×106J 所以干木柴质量 练一练： 二、热机效率 热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。 二、热机效率 1、热机中燃料燃烧释放能量的走向： （1） 有用功 （4） （3） （2） 由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 2、热机效率： 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。热机的效率小于1。 3、热机效率的公式 ： = 提高热机效率的主要途径: 减少热机工作中的各种能量损失. 具体方法: 首先要减少燃烧过程中的热量损失; 其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少机械损失. 如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些. 各种热机的效率: 蒸汽机:6﹪~15﹪ 汽油机：20﹪~30﹪ 柴油机：30﹪~40﹪ 飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪ 想一想 热机的效率能达到100%吗？为什么？ 　　不能达到100%，因为热机中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即热机效率小于100%。 议一议 怎样提高热机的效率？ 使燃料充分燃烧; 尽量减少各种热量损失； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 三、环境保护 热机为人类的 发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 燃料燃烧对环境的影响 单击此处编辑母版文本