13.4 热机效率和环境保护 学案 2022-2023学年沪科版九年级物理全一册

13.4 热机效率和环境保护 知识精讲 一．燃料 1．燃料的利用 蒸汽机的能量利用率高吗？大烟囱的燃料利用率高吗？ 2.燃料的利用率 在燃料的利用燃烧过程中，燃料燃烧不充分，以及废气带走了大量的热量是影响燃料的利用效率的主要的两个因素。 为了提高燃料的利用效率，我们应该尽可能地让燃料充分燃烧，减少废气带走的热量。 二．热值 1.热值 （1）定义：1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值的单位是（J/kg）。 （2）燃料在完全燃烧情况下产生的热量：Q=qm （3）气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式：Q=Vq。 （4）热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、燃烧程度及燃烧放热多少无关。 2.一些燃料的热值 燃料名称 燃烧值 106J.kg-1 燃料名称 燃烧值 106J.kg-1 石煤 8.2 煤气 42 褐煤 16.8 柴油 42.8 烟煤 29.4 石油 44.1 无烟煤 33.6 煤油 46.2 干木柴 12.6 汽油 46.2 焦炭 29.8 氦气 142.8 焦炭(完全燃烧) 33.6 硝棉火药 3.8 木炭(不完全燃烧) 约10.5 硝化甘油 6.3 酒精 30.2 三硝基甲苯 3.1 三．热机的效率 1.定义 在热机中，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。 若有用部分为物质吸热则 ， 若有用部分为输出的机械能则 。 蒸汽机的效率：6%~15%； 汽油机的效率：20~30%； 柴油机的效率：30~45%。 2.引起能量损失的原因： 燃料的不完全燃烧 气缸部件吸热后的热量散失 废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量。 热值的定义及单位 例题1、 一杯酒精减少一半后，则（ ） A.热值和比热容都不变 B.热值减半、比热容不变 C.热值和比热容都减半 D.热值不变、比热容减半 例题2、 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料及烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择________两图的装置进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图的装置进行实验。 （2）比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料________（选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧”），然后通过观察________________来比较两种燃料热值大小。 （3）比较不同物质比热容的实验中，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：液体________（选填“a”或“b”）比热容小。这段时间，液体a吸收的热量________（选填“大于”、“等于”或“小于”）液体b吸收的热量。 随练1、 下列关于热值的说法正确的是（ ） A.2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B.燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C.燃料燃烧不完全时热值变小 D.燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 随练2、 2016年11月3日，我国目前运载能力最大的火箭“长征5号”成功发射．“长征五号”运载火箭是我国运载能力最大、尺寸最大的火箭，火箭的燃料采用液态氢和氧混合是由于其　__________大，为了使氢气和氧气液化，采用了先__________再进行压缩体积的方式，所以俗称“冰箭”． 热值的计算 例题1、 火力发电厂是利用可燃物（例如煤）作为燃料生产电能的工厂，燃料在燃烧时加热水生成蒸汽，蒸汽推动汽轮机旋转，然后汽轮机推动发电机发电，实现将燃料的化学能转化为电能．世界上最好的火力发电厂的效率达到40％，即把燃料燃烧产生的40％的热量转化为电能．请尝试计算该火力发电厂生产1.0×103度电时，需要用煤燃烧来产生________J的热量，需完全燃烧________kg的煤（此空计算结果保留1位小数．）（煤的热值约为3.5×107J／kg） 例题2、 如图所示为某型号压力机，整机质量18t，行驶速度27km／h，发动机功率110kW．已知柴油的热值q＝4.3×107J．请回答下列问题： （1）压路机碾子质量很大是通过________来增大压强，驾驶室内座椅做得宽大是为了________（选填“增大”或“减小”压强）。 （2）该压路机以27km／h的速度匀速通过150m的距离需要多少时间？ （3）该压路机通过此段路程所受的阻力多大？ （4）若该压路机柴油发动机的效率为40％，通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴油？ 随练1、 阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”，在牛背上装有一个塑料袋，通过导管收集牛体内排出的气体。从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21kg甲烷。若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少质量的水从20℃升高到70℃？[q甲烷＝5.6×107J／kg，c水＝4.2×103J／（kg•℃）]。 随练2、