资源简介

(共35张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：10.5 调查燃料的利用及其对环境的影响
学科：物理
年级：九年级
授课教师：[你的姓名]
幻灯片 2：课程引入
展示图片或生活场景：
家庭用天然气做饭、取暖。
加油站为汽车加注汽油、柴油。
工厂的烟囱排放废气。
森林火灾或秸秆焚烧产生的烟雾。
提问：
我们生活中常用的燃料有哪些？它们在使用过程中会产生哪些物质？
燃料的利用对我们的生活有哪些影响？对环境又会造成哪些危害？
幻灯片 3：燃料的分类
按状态分类：
固体燃料：如煤、木柴、秸秆、焦炭等，通常通过燃烧释放能量，使用历史悠久，但燃烧效率相对较低。
液体燃料：如汽油、柴油、煤油、酒精等，易于储存和运输，燃烧较充分，广泛应用于交通运输领域。
气体燃料：如天然气、液化石油气（LPG）、煤气等，燃烧效率高，污染相对较小，是较为清洁的燃料。
按来源分类：
化石燃料：由古代生物的遗骸经过漫长的地质年代形成，如煤、石油、天然气，属于不可再生能源。
生物质燃料：如木柴、秸秆、沼气等，来源于生物，属于可再生能源。
其他燃料：如氢气、核能等，氢气燃烧产物为水，无污染；核能通过核反应释放能量。
幻灯片 4：常见燃料及其利用
煤：
主要成分：碳，还含有氢、氧、氮、硫等元素。
利用方式：主要用于火力发电、工业供热、民用取暖等。
特点：储量相对丰富，但燃烧时产生的污染物较多。
石油：
主要成分：多种碳氢化合物的混合物。
利用方式：经提炼可得到汽油、柴油、煤油等，是交通运输的主要燃料，也用于化工原料。
特点：用途广泛，但属于不可再生能源，开采和加工过程可能造成污染。
天然气：
主要成分：甲烷（CH ）。
利用方式：用于家庭做饭、取暖，发电，工业燃料等。
特点：燃烧效率高，产生的污染物较少，是较清洁的化石燃料。
氢气：
燃烧产物：水（H O），无污染物排放。
利用方式：可作为燃料电池的燃料，用于汽车、发电等领域。
特点：属于清洁能源，但制取和储存成本较高。
幻灯片 5：燃料燃烧的能量转化
基本转化：燃料燃烧时，化学能转化为内能。
后续应用：
内能通过热机转化为机械能（如汽车、火车）。
内能通过发电机转化为电能（如火力发电站）。
内能直接用于加热（如做饭、取暖）。
能量损失：燃料燃烧释放的能量中，只有一部分被有效利用，其余通过废气、散热、摩擦等形式损失，导致能量利用率不高。
幻灯片 6：燃料利用对环境的影响 —— 大气污染
污染物种类及危害：
一氧化碳（CO）：无色无味的有毒气体，会与人体血红蛋白结合，影响氧气运输，导致中毒。
二氧化硫（SO ）和二氧化氮（NO ）：
是形成酸雨的主要原因，酸雨会腐蚀建筑物、破坏土壤和植被、污染水体。
刺激人体呼吸道，引发呼吸系统疾病。
颗粒物（PM2.5、PM10）：
可吸入颗粒物进入人体肺部，引发肺炎、肺癌等疾病。
降低大气能见度，形成雾霾天气。
二氧化碳（CO ）：
是主要的温室气体，大量排放会导致全球气候变暖，引发冰川融化、海平面上升等问题。
幻灯片 7：燃料利用对环境的影响 —— 其他污染
水污染：
石油开采和运输过程中发生泄漏，会污染土壤和水体，危害水生生物。
煤和石油的加工过程中产生的废水含有重金属等有害物质，未经处理排放会污染水源。
土壤污染：
固体燃料燃烧后的废渣（如煤渣）含有重金属和有害物质，堆积在土壤中会导致土壤污染，影响农作物生长。
秸秆等生物质燃料不完全燃烧产生的灰烬若处理不当，也会污染土壤。
噪声污染：
燃料开采、运输、加工和使用过程中（如油田开采、炼油厂、发电厂、汽车行驶）会产生大量噪声，影响周围居民的生活和健康。
幻灯片 8：不同燃料的环境影响对比
燃料类型
主要污染物
环境影响程度
优点
缺点
煤
SO 、NO 、颗粒物、CO
较严重
储量丰富、价格较低
污染大、效率低、不可再生
石油
NO 、颗粒物、CO 、碳氢化合物
较严重
用途广泛、易于运输
污染较大、不可再生、泄漏污染严重
天然气
CO （少量）、NO （少量）
较轻
燃烧效率高、污染小
不可再生、存在泄漏风险
生物质燃料
少量颗粒物、CO
较轻
可再生、碳排放相对平衡
燃烧效率较低、可能影响粮食安全（如用粮食制酒精）
氢气
无污染物（燃烧产物为水）
无污染
清洁环保、可再生潜力大
制取成本高、储存和运输困难
幻灯片 9：合理利用燃料的措施
提高燃料利用率：
改进燃烧技术，使燃料充分燃烧，减少能源浪费和污染物排放（如工业锅炉采用高效燃烧技术）。
推广节能设备和技术，提高热机效率（如汽车发动机采用涡轮增压技术）。
开发和使用清洁能源：
逐步减少化石燃料的使用，增加天然气等相对清洁的化石燃料的比例。
大力发展太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等可再生清洁能源，降低对化石燃料的依赖。
推广氢气等零排放燃料的研发和应用，解决其制取、储存和运输问题。
加强燃料管理：
合理规划燃料开采，避免过度开采和资源浪费。
规范燃料运输和储存，防止泄漏事故发生。
幻灯片 10：减少燃料污染的环境保护措施
末端治理：
安装废气净化装置，如汽车安装尾气催化转化器，减少 NO 、CO 等污染物排放；工厂烟囱安装脱硫、脱硝设备，降低 SO 、NO 排放。
对燃料燃烧产生的废渣和废水进行处理和回收利用，减少对土壤和水体的污染。
政策法规约束：
制定严格的污染物排放标准，限制高污染燃料的使用。
实施 “煤改气”“煤改电” 等能源结构调整政策，推广清洁能源。
对新能源和环保技术的研发和应用给予政策支持和资金补贴。
公众参与：
增强环保意识，倡导绿色出行（如乘坐公共交通、骑自行车、步行），减少汽车尾气排放。
节约能源，减少不必要的燃料消耗（如随手关灯、节约用电，减少火力发电需求）。
参与垃圾分类和回收，减少废弃物燃烧造成的污染。
幻灯片 11：调查活动设计 —— 燃料利用情况调查
调查目的：了解当地燃料的种类、利用现状及其对环境的影响，提出合理的改进建议。
调查内容：
家庭燃料使用情况：如使用的燃料类型（煤、天然气、液化气等）、每月消耗量、费用、是否安装节能设备等。
当地工业和交通燃料使用情况：如工厂主要使用的燃料、汽车保有量及燃料类型、当地是否有新能源汽车推广等。
环境现状：如当地空气质量状况、是否有雾霾天气、河流和土壤是否受燃料污染等。
调查方法：
问卷调查：设计问卷对家庭成员、邻居进行调查。
实地观察：观察工厂烟囱、交通道路、垃圾处理场等场所的环境状况。
资料查阅：查阅当地环保部门发布的空气质量报告、能源统计数据等。
幻灯片 12：调查活动设计 —— 数据整理与分析
数据整理：
对收集到的问卷数据进行统计，汇总不同燃料的使用比例、消耗量等。
整理实地观察和资料查阅的结果，记录当地主要的环境问题及可能的燃料相关原因。
分析要点：
当地燃料利用结构是否合理？高污染燃料占比是否过高？
燃料使用过程中存在哪些浪费现象？
环境问题与燃料利用之间存在哪些关联？（如雾霾天气是否与汽车尾气、工厂废气排放有关）
撰写调查报告：包括调查背景、方法、结果、分析、建议等部分，确保数据准确、分析合理。
幻灯片 13：课堂练习
选择题：
下列燃料中，属于清洁能源的是（ ）
A. 煤 B. 汽油 C. 天然气 D. 柴油
燃料燃烧产生的下列物质中，会导致酸雨的是（ ）
A. 二氧化碳 B. 二氧化硫 C. 氮气 D. 水
填空题：
化石燃料主要包括__________、和，它们属于__________能源（填 “可再生” 或 “不可再生”）。
燃料燃烧时，化学能转化为__________能，其中__________气体的大量排放会导致全球气候变暖。
简答题：结合生活实际，谈谈我们可以采取哪些措施减少燃料利用对环境的影响。
幻灯片 14：课堂总结
燃料分类与利用：燃料分为固体、液体、气体燃料，化石燃料是主要能源，但不可再生；清洁能源是未来发展方向。
环境影响：燃料利用会产生大气污染（酸雨、雾霾、温室效应）、水污染、土壤污染和噪声污染，危害生态环境和人体健康。
应对措施：提高燃料利用率，开发清洁能源，加强末端治理和政策约束，公众参与环保行动。
调查意义：通过调查活动，了解当地燃料利用现状和环境问题，培养环保意识和实践能力，为合理利用燃料和保护环境提出建议。
幻灯片 15：课后作业
实践作业：
完成 “燃料利用及其对环境的影响” 调查活动，撰写一份详细的调查报告，包括调查数据、分析和改进建议。
以 “节约燃料，保护环境” 为主题，设计一份宣传海报或撰写一篇倡议书，向家人和同学宣传合理利用燃料的重要性。
思考作业：查阅资料，了解我国在能源结构调整和环境保护方面的政策和措施，思考新能源的发展前景。
2024北师大版物理九年级全册
10.5调查燃料的利用及其对环境的影响
第十章 机械能、内能及其转化
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
了解燃料热值的定义，知道热值的单位，会描述热值的物理意义。
02
知道燃料燃烧过程中能量的转化。
01
03
知道热机的效率及定义，并能提出提高热机效率的方法与措施。
学习目标
燃料的种类
木柴 煤
煤油 汽油
天然气 氢气
按燃料的状态可以分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料
加热一壶同样质量的水消耗的木柴与煤的质量相同吗？
1.经验告诉我们，加热一壶同样质量的水消耗的煤的质量更低，这是为什么呢？
思考
2.应该怎样比较不同燃料放出热量的本领强弱呢？
由于燃料的成分不同，不同燃料放出热量的本领是不同的。
相同质量的燃料燃烧，比较放出的热量多少
放出相同的热量，比较消耗的燃料质量
定义 一定质量的某种燃料完全燃烧，化学能转化为内能的量(放出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值
物理意义 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量
国际单位 焦每千克，符号是J/kg
定义式
燃料的热值
Q
m
q＝　　　　　　　　　　
固、液燃料燃烧放热的计算
Q＝mq
燃料完全燃烧放出热量
（单位：J）
燃料的质量
（单位：kg）
燃料的热值
（单位：J/kg）
计算：1.5kg煤油完全燃烧放出多少热量（煤油热值查表）？
Q＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J
气体燃料燃烧放热的计算
Q＝Vq
燃料完全燃烧放出热量
（单位：J）
燃料的体积
（单位：m3）
燃料的热值
（单位：J/m3）
计算：0.5m3煤气完全燃烧放出多少热量（煤气热值查表）？
Q＝Vq＝0.5m3×1.5×107J/m3＝7.5×106J
请说出你熟悉的燃料的热值，并说明其物理意义。
一些燃料的热值
氢 1.4×108J/kg 无烟煤 约3.4×107J/kg
煤 油 约4.6×107J/kg 焦 炭 约2.9×107J/kg
汽 油 约4.6×107J/kg 酒 精 3.0×107J/kg
柴 油 约4.3×107J/kg 烟 煤 约2.9×107J/kg
木 炭 约3.4×107J/kg 干木柴 约1.3×107J/kg
热值是燃料的一种性质，不同燃料的热值一般不同，同种燃料的热值一般相同。
那么，为什么发射火箭上天要用液态氢做燃料呢？
自带燃料和氧化剂的火箭
长征五号运载火箭（简称“胖五”）是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液氧发动机
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
氢的热值是1.4×108 J/kg
干木柴的热值1.3×107 J/kg
Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
约108吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
Q
q
＝
m＝　　　　　　　　　　
1.4×1012J
1.3×107J/kg
≈1.08×105kg＝108t
4kg某种燃料完全燃烧时放出的热量是1.84×108J，则它的热值为
　 　；若这种燃料只燃烧一半，则剩余部分燃料的热值为　 　。
练一练
4.6×107J/kg
4.6×107J/kg
用煤气烧水时，煤气燃烧释放的热量能否被水完全吸收？有哪些能量损失？
定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫作热机的效率。
表达式： ×100%，Q有用表示用来做有用功的能量，Q总表示燃料完全燃烧放出的热量。
Q有用
Q总
η＝　　 　　　　　　　　
热机的效率
如何用图中字母表示热机的效率？
旧锅炉厂房
新锅炉厂房
锅炉是利用燃料或其他能源把水加热成为热水或蒸汽的设备。
锅炉
1.锅炉的效率
(1)锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作锅炉的效率。表达式为 η= ×100% , 其中η表示锅炉的效率，Q有效表示有效利用的热量，Q总表示燃料完全燃烧放出的总热量。
(2)现代化大型锅炉的效率可达90%以上，而普通锅炉的效率一般只有60%左右。
Q有效
Q总
2.影响燃料有效利用的因素
（1）燃料很难完全燃烧；
（2）燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一部分被有效利用。
3.提高燃料利用率的方法
(1)将煤转化为煤气再进行燃烧利用；
(2)通过技术改造改变它们的燃烧品种和燃烧方式；
(3)减少烟气带走的热量、选用隔热材料、减少对外界散热等。
练一练
在一次某新型号汽车的测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q=4.6×107J/kg，求：
（1）在测试过程中，汽车牵引力所做的功W；
解：
因为汽车做匀速直线运动，
所以F=f=3.0×103N
W=Fs=3.0×103N×4.8×103m=1.44×107J
在一次某新型号汽车的测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假设汽油完全燃烧）。汽油的热值为q=4.6×107J/kg，求：
（2）该型号汽车的热机效率η；
Q放=qm=4.6×107J/kg×1.2kg=5.52×107J
W
Q放
＝
η＝　　　　　　　　　　
1.44×107J
5.52×107J
≈
26%
煤、汽油、柴油等燃料
二氧化硫氮氧化物
溶于水
化学变化
酸雨
燃烧
有杂质
燃烧不充分
烟尘、废气
大气污染
燃料的利用对环境的影响
2
3
4
5
6
7
8
1
9
2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射(如图所示)。神舟十九号航天员乘组顺利入驻“天宫”空间站，浩瀚太空首次迎来中国90后访客。长征二号F遥十九运载火箭采用偏二甲肼为主要燃料，偏二甲肼虽然是易燃液体，但它对
冲击、压缩、摩擦、枪击、振动等均不敏感，
可安全储存和运输。
任务一
1.[新情境题　2025年1月合肥期末]长征二号F遥十九运载火箭采用偏二甲肼为主要燃料的原因是该燃料具有较大的(　　)
A．热值 B．比热容
C．密度 D．体积
A
认识燃料
2
3
4
5
6
7
8
1
9
2．关于火箭的燃料偏二甲肼及其热值，下列说法正确的是
(　　)
A．没有燃烧的偏二甲肼，热值等于零
B．偏二甲肼完全燃烧时，它的热值最大
C．偏二甲肼的热值与质量和燃烧状态无关
D．偏二甲肼燃烧时温度越高，放出的热量越多
C
2
3
4
5
6
7
8
1
9
3．火箭燃料燃烧过程中把化学能转化成____能。已知燃料偏二甲肼的热值为4.25×107 J/kg，它表示的物理意义是___________________________________________。完全燃烧1 000 kg偏二甲肼所放出的热量为___________J。
内
1 kg偏二甲肼完全燃烧放出的热量是4.25×107 J
4.25×1010
2
3
4
5
6
7
8
1
9
4．液氢是一种优良的燃料，液氢是在常温下用__________的方式使氢气液化得到的，已知完全燃烧2 kg氢气可以放出2.8×108 J的热量，则氢气的热值为________J/kg。
压缩体积
1.4×108
2
3
4
5
6
7
8
1
9
5．在火箭发射过程中，当火箭中的液氢用去一半时，剩余液氢的热值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
不变
2
3
4
5
6
7
8
1
9
6．下图表示两种航天燃料A、B完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图像，从图中可看出A燃料的热值________(填“大于”“小于”或“等于”)B燃料的热值。同等质量的A、B燃料完全燃烧，B放出的热量________(填“大于”“小于”或“等于”)A放出的热量。
小于
大于
2
3
4
5
6
7
8
1
9
7．偏二甲肼热值的测定技术较为复杂，对于生活中常见的燃料，在实验室中可利用如图所示的装置粗略测定热值。实验中要控制两套装置中燃料的质量和水的______(填“初始温度”或“质量”)相等。可以通过比较______________(填“加热时间”或“水升高的温度”)
来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。
质量
水升高的温度
2
3
4
5
6
7
8
1
9
8. [原创题]火箭发动机的能量流向简化图如图所示。
(1)火箭发动机的热机效率为__________(用图中字母表示)。
(2)为了提高内燃机的效率，可以采取的措施是________。
①尽量减少各种热损失 ②加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
③使用热值高的燃料
(3)由图可知，热机效率_____
(填“能”或“不能”)达到或大于100%。
①②　
任务二
理解热机效率，促进社会发展
不能
2
3
4
5
6
7
8
1
9
9．热机效率问题除了在火箭发动机等工程技术方面的应用，现代生活人们的衣食住行中也会涉及热机效率或炉具热效率的问题。热机及炉具的广泛应用也会造成环境污染。
(1)机动车尾气是机动车运行时产生的废气，其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，是引发大气污染的元凶之一。下列关于减少机动车尾气排放及环境保护的做法正确的是(　　)
A．加大燃油机动车的推广力度 B．鼓励使用热效率低的老旧汽车
C．选择步行、公共交通等绿色出行 D．不断改进和创新制造大功率热机
C
2
3
4
5
6
7
8
1
9
(2)[2025·芜湖模拟]如图所示的是一台烤红薯机，加热方式可选择烧柴火、干草或者木炭等，已知木炭的热值为4×107 J/kg。现有3 kg木炭，取其中2 kg木炭放到烤红薯机里面燃烧来加热红薯，则这2 kg木炭完全燃烧放出的热量为________J；若该过程红薯吸收的热量为3.2×107 J，则该过程烤红薯机的热效率
为________。
8×107
40%
2
3
4
5
6
7
8
1
9
(3)小洁家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡用水20 kg，热水器进水温度是22 ℃，出水温度是42 ℃，这一过程中水吸收的热量是__________J，他这次洗澡消耗______m3天然气。[水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值是3.2×107 J/m3]
1.68×106
0.075
2
3
4
5
6
7
8
1
9
(4)[2025·莆田模拟节选]随着人们生活水平的提高，房车旅游受到了大众的青睐，某公司推出了如图所示的小型房车，小林和父母参观车展时试驾了该车，该车在平直公路上匀速行驶了3 600 m，消耗0.8 kg燃油。已知试驾时车和人总质量为4×103 kg，阻力是车重的0.1倍。求该房车热机的效率。(燃油热值为4×107 J/kg，g取10 N/kg)
2
3
4
5
6
7
8
1
9
该房车匀速行驶3 600 m消耗0.8 kg燃油，燃油释放的热量为
Q放＝mq＝0.8 kg×4×107 J/kg＝3.2×107 J，
车和人的总重力：G＝m总g＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N，
阻力是车重的0.1倍，则阻力为
f＝0.1G＝0.1×4×104 N＝4×103 N，
该房车匀速行驶，处于平衡状态，受到的牵引力与阻力相等，即
F＝f＝4×103 N，
牵引力做的功W＝Fs＝4×103 N×3 600 m＝1.44×107 J，
房车热机的效率是η＝ ×100%＝ ×100%＝45%。
2
3
4
5
6
7
8
1
9
调查燃料的利用及其对环境的影响
热值
燃料的有效利用
单位
定义
提高效率的方法
锅炉的效率
热机的效率
燃料的利用对环境的影响
谢谢观看！

展开更多......

收起↑