第13章 第4节 热机效率和环境保护（讲解课件）-【优翼·学练优】2024-2025学年九年级物理全一册同步备课（沪科版）

第四节 热机效率和环境保护 第十三章 内能与热机 观察与思考 无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。从原始人类学会用火的那天起，人们利用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的。 那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？燃料的燃烧对环境又会造成那些影响呢？ 学习目标 1.建立热值概念。 2.知道热值是燃料的重要特性，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。 3.了解热机效率，知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。 4.知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。 认知与了解 燃料的热值 一 柴：约200kg； 液化石油气：约30kg 家用煤（蜂窝煤）：约90kg； 一个四口之家使用某种燃料时的月消耗量。 观察与思考 1.热值的概念、单位： 观察与思考 木柴、煤炭、液化石油气在燃烧时都会释放能量，但它们释放能量的能力是否相同呢？如果不同，那又如何来表示它们这种能力的大小呢？ 用热值表示不同燃料燃烧释放能量的能力。 某种燃料完全燃烧释放出的热量与所用该燃料的质量之比叫作这种燃料的热值。 用q表示。单位是J/kg，气体燃料热值单位是J/m3。 观察与思考 观察热值表，你有哪些发现？ 2.热值表 观察与思考 1.哪种燃料的热值最大？它表示的物理意义是什么？ 在热值表中，氢气的热值最大，为1.4×108J； 该热值表示的物理意义是1m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J。 2.干木柴的热值是多大？5kg的干木柴用掉一半，剩余木柴 的热值是多少？ 干木柴的热值是1.2×107J/kg，5kg的干木柴用掉一半，剩余干木柴的热值仍是1.2×107J/kg。 归纳与小结 热值是燃料的一种特性，不同燃料的热值一般不同。 热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均无关。 热量的计算 二 质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量？ 观察与思考 热量的计算公式：Q＝mq。 如果是气体释放热量时，则释放热量的公式是Q＝Vq，其中体积的单位是m3，热值的单位是J/m3。 Q：燃料完全燃烧释放的热量 m：燃料的质量 q：燃料的热值 例题 计算4kg的柴油完全燃烧释放的热量。 已知：q=4.3×107J/kg，m=4kg。 求：Q。 解： Q=mq =4kg×4.3×107J/kg =1.72×108J。 答：4kg的柴油完全燃烧释放的热量为1.72×108J。 热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？ 观察与思考 热机燃料的能量走向示意图 部分燃料未 完全燃烧 克服摩擦 消耗能量 废气排出 带走能量 机械传热 损失能量 转化为对外做 有用功的能量 热机效率 三 热机运转中，对外做的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。 用 表示，即 观察与思考 热机的效率能否达到100％？ 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。 怎样提高热机效率？ 提高热机的效率主要途径是减少热机各种能量损失。 具体措施为： （1）使燃料尽可能完全燃烧(煤粉、鼓风)； （2）减小机械摩擦（选用优良润滑油）； （3）尽量简化机械传动部分（三角旋转式发动机）。 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30% 柴油机的效率为30%~45% 知识与拓展 环境保护 四 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： 归纳与小结 （1）改进燃烧设备时加装消烟除尘装置； （2）集中供热； （3）改用气体燃料，普及煤气和天然气； （4）充分开发利用污染少和无污染的新能源。 保护环境的方法： C 1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B.燃料没燃烧时就没有热值 C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 D.容易燃烧的燃料热值一定大 2．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 　　Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J 　　m = Q c(t -t0) 8.4×106 J 4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃) 　　 = 　　 = 40 kg 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3. 关于热机效率，下列说法正确的是 (　　 ) A.热机效率越高，即热机做的有用功多 B.热机效率越高，即热机的功率越大 C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保 证良好的润滑 D.提高热机效率，有利于环保减排 C D 　　 4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为__________。 35% $$