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沪科版2024第十四章 内能与热机
第四节 热机效率和环境保护
思考：汽车、轮船，火车、飞机等都是从哪里获得能量来持续工作的呢？
燃料燃烧的过程能量如何转化？
它们都离不开
燃料
化学能转化为内能
新课导入
天然气
煤炭
木柴
酒精
常用的燃料
固体燃料
液体燃料
气体燃料
汽油 柴油
氢气
新课教学
液态氢气储罐
为什么发射火箭上天要用氢气、氧气做燃料？用其他种类的燃料做火箭燃料可以吗？
提出问题
新课教学
1、质量为1千克和3千克干木柴，燃烧情况一样，放出热量是否相同？这说明什么？
质量为1kg干木柴
质量为3kg干木柴
不同，同种燃料完全燃烧时放出热量跟燃料的质量有关。
合作探究
新课教学
完全燃烧1千克煤和1千克木柴，燃烧情况一样，煤放出的热量多。
2、完全燃烧1千克煤和1千克木柴，燃烧情况一样，谁放出的热量多？
实验证明：
燃料燃烧时放出的热量与哪些因素有关？
质量相等的不同燃料，完全燃烧时放出的热量不等，跟燃料的种类有关
释放的热量为
释放的热量为
新课教学
3、有2份同样的1千克干木柴，一份完全燃烧，另一份燃烧不充分。哪种情况放出热量多？
完全燃烧
燃烧不充分
质量相等的同种燃料，放出的热量与是否完全燃烧有关
燃料燃烧时放出的热量与哪些因素有关？
新课教学
燃料燃烧时放出的热量与燃料的质量、
燃料的种类、燃烧情况有关。
小结
燃料的质量
燃烧情况
燃料的种类
新课教学
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？
为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的，
热值
新课教学
1. 为了表示不同燃料之间的差异引入了什么来表示？
2.热值的物理意义是什么
3.定义是什么？
4.单位是什么？
5.说出不同燃料热值的物理意义。
新课教学
某种燃料完全燃烧放出的热量与该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。
国际单位：焦每千克；符号：J/kg
1．燃料的热值（q）
热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位
定义式：
比值定义法
q: 燃料的热值
Q：燃料完全燃烧放出的热量
m: 燃料的质量
新课教学
对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值。
物理意义：热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量。
定义式：
气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
（4）气体燃料的热值
公式变形：
新课教学
2.完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量是多少？
思考：
1. 1kg的干木柴热值和5kg干木柴热值是否一样？
1. 热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？
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。
认识几种燃料的热值表
3.0×108J
1.干木柴的热值是q木柴=1.2 x 107 J∕㎏ ，含义是什么？
完全燃烧4㎏的干木材放出多少热量？
解： Q放 = qm
= 1.2 x 107 J∕㎏ X 4㎏
=4.8 x 107 J
热值相关计算
新课教学
______________
q木柴
2、一块干木材完全燃烧放出的热量是4.8x 107 J，
已知干木材热值是q木柴=1.2 x 107 J∕㎏ ，求这块干木材
的质量是多少千克？
已知：Q放= 4.8x 107 J
q木柴=1.2 x 107 J∕㎏
求 ：m 木=？
解 ：因为 Q放 = qm
所以m 木=
Q放
=
——————————
4.8x 107 J
1.2 x 107 J∕㎏
= 4kg
为什么发射火箭上天要用氢气、氧气做燃料？用汽油、柴油做火箭燃料可以吗？
因为氢的热值大，相同质量的不同燃燃料燃烧，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。
新课教学
有效利用燃料
炉子的效率：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值．
在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分.
例如：锅炉烧水时燃料燃烧放热，有效利用的能量是水吸收的热量，损失能量有高温烟气带走一部分热量，炉体散热，高温灰烬损失能量，燃料未能完全燃烧从浓烟、灰烬中损失一部分能量
新课教学
热机效率
热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：
η=
W有
Q放
×100%
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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。
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炉子的效率：
提高炉子效率的措施（以锅炉为例）：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
①使燃料尽可能充分燃烧（如把煤磨成煤粉，加大送风量等）
②减小热量的散失（如用隔热材料做炉体，加大受热面积等）
η=
Q水吸
Q放
——————— ×100％
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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%。
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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：
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