資源簡介

第4節 熱機效率和環境保護
素養目標
1.知道熱值的概念,掌握燃料完全燃燒所釋放熱量的計算。
2.知道熱機工作時燃料釋放能量的主要流向。
◎重點:能理解熱值的物理意義,初步認識燃料的利用與人類社會的關系。
【預習導學】
一天,小紅在樓下聽到這樣一段對話。王大媽說:“告訴你們一個好消息,聽說我們這個小區馬上要將煤氣改為天然氣了,這下可好了!”就在大家一致的贊同聲中,劉大媽沒好氣地說:“好什么好,煤氣1 m3一元錢,聽說天然氣1 m3要接近兩元錢,這不是在變相漲價嗎 ”聽到這,小紅在想:通天然氣以后,家里每月燃料支出的費用不是要增加一倍嗎
請同學們學習完本節知識后幫小紅解決她的困惑。
知識點1燃料的熱值
定義:把某種燃料完全燃燒時放出的 與其 之比叫作這種燃料的熱值,可用字母
表示。
對于氣體而言,燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的體積之比叫作這種燃料的熱值。
2.單位: (固體、液體), (氣體)
3.能量轉化:燃料燃燒時, 能轉化為 能。
4.燃料完全燃燒放熱公式:
對點自測
1.下列關于煤的熱值的說法中,正確的是 ( )
A.2 kg煤的熱值大于1 kg煤的熱值
B.煤不完全燃燒時,煤的熱值變小
C.爐子里燒掉的煤越多,煤的熱值越大
D.通過粉碎使煤塊變成煤粉,煤的熱值不變
【答案】知識點一
1.熱量　質量　q
2. J/kg　 J/m3
3.化學　內
4.Q放=mq;Q放=qV
對點自測
1.D
知識點2熱機效率
1.定義:熱機運轉中,對外做的 與燃料完全燃燒所釋放的 的比值稱為熱機效率。
2.
3.提高熱機效率的途徑:① ;② ;③ 等。
4.熱機的效率總 (選填“小于”、“等于”或“大于”)1。
對點自測
2.判斷下列說法是否正確,對的用“√”,錯的用“×”。
(1)熱值大的燃料,燃燒時放出的熱量一定多 ( )
(2)燃料沒有充分燃燒時,熱值會減小 ( )
(3)相同質量的燃料,熱值越大,完全燃燒時放出的熱量越多 ( )
(4)熱機做的有用功越多,效率就一定越高 ( )
(5)熱機的功率越大,效率一定越高 ( )
(6)燃料的熱值越大,熱機的效率就越高 ( )
【答案】知識點二
1.有用功　能量
2.廢氣排出帶走能量
3.盡量減少各種熱量損失　保持良好的潤滑,盡量減小摩擦　盡可能使燃料充分燃燒
4.小于
對點自測
2.(1)×
(2)×
(3)√
(4)×
(5)×
(6)×
知識點3環境保護
熱機為人類的發展做出了重大貢獻,但也帶來了許多 問題。如汽車排放的大量尾氣、燃料燃燒排放的煙塵使大氣十分渾濁,排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物會形成 ,酸雨會危害植物、污染環境等。
【答案】知識點三
環境污染　酸雨
【合作探究】
任務驅動1理解熱值的意義
1.查看常見燃料的熱值表,通過小組討論完成下列問題:
熱值最高的氣體燃料是 ,其熱值是 ,表示的物理意義是: 。
·學習小助手·
常見的燃料中,氫氣的熱值最高,根據這一特性,航天器采用氫氣作為燃料。
2.燃料的熱值與什么因素有關
【答案】任務驅動一
1.氫氣　1.4×108 J/m3　1 m3的氫氣完全燃燒所放出的熱量是1.4×108 J
2.熱值是燃料的一種特性,其大小只與燃料的種類有關,與質量、體積、熱量、是否完全燃燒等均無關。不同燃料的熱值可能相同,也可能不同。
任務驅動2熱值與熱量計算
1.500 g酒精完全燃燒放出的熱量是多少 (酒精熱值q=3.0×107 J/kg)
2.請你利用今天所學知識判斷【生活中的物理】中,小紅的想法是否正確
【答案】任務驅動二
1.解:m=500 g=0.5 kg
Q放=mq=0.5 kg×3.0×107 J/kg=1.5×107 J
答:500 g酒精完全燃燒放出的熱量是1.5×107 J。
2.解:查表得知煤氣的熱值為1.8×107 J/m3,天然氣的熱值為3.3×107 J/m3~4.5×107 J/m3,雖然天然氣的價格是煤氣的2倍,但是天然氣的熱值是煤氣的1.8~2.5倍,獲得相同的熱量,所需要的價格并不是原來的2倍,可能還會更便宜。
任務驅動3熱機效率與環境保護
1.閱讀“熱機效率”內容可知熱機效率公式:熱機效率= ,即η=×100%。
2.提高熱機效率的主要途徑有哪些
。
3.熱機在使用過程中對環境造成了哪些污染 為了保護環境應該采取哪些措施
。
4.氫燃料具有清潔無污染、效率高等優點,被認為是21世紀最理想的能源。為保護環境,我國多個城市采用如圖所示的氫燃料新能源公交車代替傳統燃油公交車。該氫能源公交車以112 kW的恒定功率勻速行駛300 s消耗了0.5 kg的氫燃料。(q氫=1.4×108 J/kg)求:
(1)完全燃燒0.5 kg的氫燃料放出的熱量;
(2)公交車行駛300 s所做的功;
(3)公交車的熱機效率。
【答案】任務驅動三
1.×100%
2.減少熱機工作過程中的各種能量損失:減少燃燒過程中的熱量損失;盡量簡化機械傳動部分,并選用優良的潤滑材料減小摩擦,以減少能量損失。
3.廢氣污染和噪聲污染。改進燃燒設備,消除煙塵;提高燃料的綜合利用率,采取集中供熱,充分開發利用污染少和無污染的能源,如利用太陽能;在內燃機排氣管上安裝消音器,以減小噪聲等(答案合理即可)
4.解:(1)0.5 kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量:
Q放=mq=0.5 kg×1.4×108 J/kg=7×107 J
(2)公交車行駛300 s所做的功:
W=Pt=112×103 W×300 s=3.36×107 J
(3)公交車的熱機效率:
η=×100%=×100=48%

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