资源简介

(共28张PPT)
第四节 跨学科：热机效率和环境保护
第十四章 内能与热机
1.从生活中体会不同燃料燃烧释放能量的本领不同，建立燃料热值的概念。
2.会查燃料的热值表，能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的能量。
3.能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向，对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的有效途径。
4.能认识热机对社会发展所起的作用和对环境的影响，培养自觉的环保意识。
学 习 目 标
新 课 引 入
柴薪
石油
煤炭
天然气
相同质量的不同燃料燃烧，释放的热量是否相同？使用燃料给人类带来便利的同时，还会给环境带来怎样的问题？
从原始人类学会用火至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料的燃烧获得的。燃料燃烧是化学能转化为内能的过程。
固体燃料
草木、煤炭等
液体燃料
石油、酒精、汽油等
气体燃料
煤气、天然气等
一、燃料的热值
各种燃料
新 课 讲 解
不相同，因为不同的燃料燃烧放出的热量的本领不相同。
用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，相同时间内水升高的温度相同吗？这说明什么？
想一想
答案
燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量和燃料的种类有关。
大量实验表明：
1.同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比 。
2.相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。
什么是完全燃烧呢
完全燃烧—— 就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。
总结
不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？
热值
想一想
1.定义
2.单位及符号
某种燃料完全燃烧释放的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。
热值的符号：q 单位：J/kg（或J/m3）
热值
：燃料完全燃烧时放出热量
或：燃料的质量或体积
：燃料的热值
或
燃料燃烧计算公式
认识燃料热值表
干木柴的热值为1.2×107J/kg，表示的含义为1kg的干木柴在完全燃烧时所放出的热量为1.2×107J。
对某些气体燃料，如天然气的热值为4.5×107J/m3，表示的含义为1m3的天然气在标准大气压下完全燃烧时所放出的热量为4.5×107J。
意义
1. 1kg的干木柴热值和0.5kg干木柴热值是否一样？
2. 燃料没有完全燃烧，燃料的热值会不会发生改变？
一样
不改变
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
思考
例题1 500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？
解：查表可知，汽油的热值：4.6×103J/kg
汽油质量：500g0.5kg
完全燃烧时放出热量：
4.6×103J/kg×0.5kg2.3×103J
例题2 完全燃烧10kg的焦炭所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量？（查表知焦炭的热值为3.0×107J/kg，干木柴的热值为1.2×107J/kg ）
25kg
　　热机运转中，做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比，称为热机效率。
转化为对外做有用功的能量
燃料的
内能
②克服摩擦消耗能量
①部分燃料未完全燃烧
③ 废气排出带走能量
二、热机效率
④机械传热损失能量
热机中的能量损失
常见热机的效率
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%~40%
喷气式飞机发动机的效率为
50%~60%
物理在线
提高热机效率的途径
①使燃料充分燃烧；
②尽量减少各种热损失；
③在热机的设计和制造上，采用先进的技术；
④使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。
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及燃烧条件的限制，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%。
想一想
拓展一步
“永动机”能实现吗？
大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律，即能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。
从能量守恒定律看，机械并不能创生能量，我们无法制造出既不消耗能量又能对外做功的装置。
不少人曾经设想制造出一种不需要消耗能量就可以不断对外做功的机器。如图就是有人设想的一种能永远运动的装置——“永动机”。想一想，它真的能一直不停地运动下去吗
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
燃料的
内能
④散热
①燃料不能完全燃烧
②加热煤气灶壁
水吸收的热量
③ 加热水壶
思考
三、环境保护
热机使用加快了人类文明的进程，但也带来了环境污染问题。现代工业大量燃烧煤炭、石油和天然气，排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫和氮氧化合物会形成酸雨，危害植物，污染环境等。
热机的利用带来的环境污染
⑴废气污染
控制热机对环境的污染
⑵噪声污染
⑴ 控制废气排放总量
⑵ 提高汽油、柴油的品质
⑶ 开发污染少和无污染的新能源等
⑷ 在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染
总 结
热机排出的废气：①废气温度高于环境温度;②废气含有二氧化硫和氮氧化合物会形成酸雨
燃烧
热值
机械能
燃料
内能
(化学能)
热机效率
有效利用
热量 散失
课 堂 小 结
环境污染
1. 关于燃料和热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
A
当 堂 检 测
2.下列关于燃料热值的说法正确的是（　　）
A. 燃料燃烧越充分，其热值越大
B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D. 焦炭的热值是 3.0×107J/kg，完全燃烧 1 kg 焦炭能放出3.0×107 J 的热量
D
3．下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）
A．减少各种热损失
B．选用优良的润滑材料减少机器各部件之间的摩擦
C．将煤研磨成粉状，用风吹入锅炉内燃烧
D．选用热值较大的燃料
D
4.汽车发动机是典型的热机，随着生活水平的提高，汽车已逐渐进入百姓家庭，为人们的出行带来了方便，但汽车尾气的排放对环境造成了严重的破坏，下列控制汽车尾气的污染的措施中，不可行的是(　　)
A．制定严格排放标准　 B．推广无铅汽油
C．发展电动汽车 D．淘汰汽车
D
5.干木柴的热值是1.2×107J/kg，它的物理意义是__________________
______________________。如完全燃烧_________kg的干木柴，可以放出3.6×107J的热量。
放出的热量是1.2×107J
1kg干木柴完全燃烧
3
6.有一箱木炭，其质量是10kg，木炭热值为3.4×107J/kg。若用掉一半，剩下的木炭的热值为__________J/kg，燃烧剩下的木炭最多可放出热量__________ J。
3.4×107
1.7×108
7．一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%
8.某校教师组织兴趣小组调查学校使用的几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
【答案】此锅炉效率低的原因：
（1）锅炉冒出大量的黑烟，说明煤不能完全燃烧；
（2）锅炉周围的温度很高，说明向周围散失的热量太多。
改进措施：
（1）使用煤粉，加大送风量，改善燃烧情况，使燃烧更充分；
（2）在向外散热的地方采用隔热材料，防止散热。
再见

展开更多......

收起↑