資源簡介

(共27張PPT)
第五節 調查燃料的利用及其
對環境的影響
第十章 機械能、內能及其轉化
第五節 調查燃料的利用及其對環境的影響
為什么火箭起飛時多選用液態氫作為燃料而不選干木柴呢？
不同種類的燃料之間有什么差異
觀察與思考
了解燃料熱值的定義，知道熱值的單位，會描述熱值的物理意義。
02
知道燃料燃燒過程中能量的轉化。
01
03
知道熱機的效率及定義，并能提出提高熱機效率的方法與措施。
學習目標
燃料的種類
木柴 煤
煤油 汽油
天然氣 氫氣
按燃料的狀態可以分為：固體燃料、液體燃料、氣體燃料
加熱一壺同樣質量的水消耗的木柴與煤的質量相同嗎？
1.經驗告訴我們，加熱一壺同樣質量的水消耗的煤的質量更低，這是為什么呢？
思考
2.應該怎樣比較不同燃料放出熱量的本領強弱呢？
由于燃料的成分不同，不同燃料放出熱量的本領是不同的。
相同質量的燃料燃燒，比較放出的熱量多少
放出相同的熱量，比較消耗的燃料質量
定義 一定質量的某種燃料完全燃燒，化學能轉化為內能的量(放出的熱量)與其質量的比叫作這種燃料的熱值
物理意義 熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量
國際單位 焦每千克，符號是J/kg
定義式
燃料的熱值
Q
m
q＝　　　　　　　　　　
固、液燃料燃燒放熱的計算
Q＝mq
燃料完全燃燒放出熱量
（單位：J）
燃料的質量
（單位：kg）
燃料的熱值
（單位：J/kg）
計算：1.5kg煤油完全燃燒放出多少熱量（煤油熱值查表）？
Q＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J
氣體燃料燃燒放熱的計算
Q＝Vq
燃料完全燃燒放出熱量
（單位：J）
燃料的體積
（單位：m3）
燃料的熱值
（單位：J/m3）
計算：0.5m3煤氣完全燃燒放出多少熱量（煤氣熱值查表）？
Q＝Vq＝0.5m3×1.5×107J/m3＝7.5×106J
請說出你熟悉的燃料的熱值，并說明其物理意義。
一些燃料的熱值
氫 1.4×108J/kg 無煙煤 約3.4×107J/kg
煤 油 約4.6×107J/kg 焦 炭 約2.9×107J/kg
汽 油 約4.6×107J/kg 酒 精 3.0×107J/kg
柴 油 約4.3×107J/kg 煙 煤 約2.9×107J/kg
木 炭 約3.4×107J/kg 干木柴 約1.3×107J/kg
熱值是燃料的一種性質，不同燃料的熱值一般不同，同種燃料的熱值一般相同。
那么，為什么發射火箭上天要用液態氫做燃料呢？
自帶燃料和氧化劑的火箭
長征五號運載火箭（簡稱“胖五”）是捆綁四個助推器的兩級半構型火箭，其芯級直徑為5米，采用液氫液氧發動機
根據熱值表，計算一下10噸氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量？
若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量，需要多少噸干木柴？
氫的熱值是1.4×108 J/kg
干木柴的熱值1.3×107 J/kg
Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
約108噸干木柴完全燃燒放出的熱量等于10噸氫完全燃燒放出的熱量。
Q
q
＝
m＝　　　　　　　　　　
1.4×1012J
1.3×107J/kg
≈1.08×105kg＝108t
4kg某種燃料完全燃燒時放出的熱量是1.84×108J，則它的熱值為
　 　；若這種燃料只燃燒一半，則剩余部分燃料的熱值為　 　。
練一練
4.6×107J/kg
4.6×107J/kg
用煤氣燒水時，煤氣燃燒釋放的熱量能否被水完全吸收？有哪些能量損失？
定義：熱機用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒釋放的能量之比，叫作熱機的效率。
表達式： ×100%，Q有用表示用來做有用功的能量，Q總表示燃料完全燃燒放出的熱量。
Q有用
Q總
η＝　　 　　　　　　　　
熱機的效率
如何用圖中字母表示熱機的效率？
舊鍋爐廠房
新鍋爐廠房
鍋爐是利用燃料或其他能源把水加熱成為熱水或蒸汽的設備。
鍋爐
1.鍋爐的效率
(1)鍋爐有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫作鍋爐的效率。表達式為 η= ×100% , 其中η表示鍋爐的效率，Q有效表示有效利用的熱量，Q總表示燃料完全燃燒放出的總熱量。
(2)現代化大型鍋爐的效率可達90%以上，而普通鍋爐的效率一般只有60%左右。
Q有效
Q總
2.影響燃料有效利用的因素
（1）燃料很難完全燃燒；
（2）燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一部分被有效利用。
3.提高燃料利用率的方法
(1)將煤轉化為煤氣再進行燃燒利用；
(2)通過技術改造改變它們的燃燒品種和燃燒方式；
(3)減少煙氣帶走的熱量、選用隔熱材料、減少對外界散熱等。
練一練
在一次某新型號汽車的測試中，讓汽車在一段平直的公路上勻速行駛4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假設汽油完全燃燒）。汽油的熱值為q=4.6×107J/kg，求：
（1）在測試過程中，汽車牽引力所做的功W；
解：
因為汽車做勻速直線運動，
所以F=f=3.0×103N
W=Fs=3.0×103N×4.8×103m=1.44×107J
在一次某新型號汽車的測試中，讓汽車在一段平直的公路上勻速行駛4.8km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2kg（假設汽油完全燃燒）。汽油的熱值為q=4.6×107J/kg，求：
（2）該型號汽車的熱機效率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
化學變化
酸雨
燃燒
有雜質
燃燒不充分
煙塵、廢氣
大氣污染
燃料的利用對環境的影響
1.對人體健康的直接危害：硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部組織，引起肺水腫等疾病而使人致死。
2.引起河流、湖泊的水體酸化，嚴重影響水生動植物的生長。
酸雨的危害
3.破壞土壤、植被、森林。
4.腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料。
5.滲入地下,使水中鋁、銅、鋅、鎘的含量比中性地下水中高很多倍。
節約能源 ，保護我們的環境
1.改進燃燒設備，加裝消煙除塵裝置;
2.集中供熱；
3.改用氣體燃料，普及煤氣和天然氣；
4.充分開發利用污染少和無污染的新能源。
課堂小結
調查燃料的利用及其對環境的影響
熱值
燃料的有效利用
單位
定義
提高效率的方法
鍋爐的效率
熱機的效率
燃料的利用對環境的影響
C
1.對于燃料的熱值，下列說法中，正確的是 (　　 )
A.燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比
B.燃料沒燃燒時就沒有熱值
C.就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值，跟燃料的質量及燃料燃燒放出的熱量無關
D.容易燃燒的燃料熱值一定大
隨堂訓練
2. （多選）關于熱機效率，下列說法正確的是 (　　 )
A.熱機效率越高，即熱機做的有用功多
B.熱機效率越高，即熱機的功率越大
C.要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的潤滑
D.提高熱機效率，有利于環保減排
C D
3．一臺內燃機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25％，廢氣帶走的能量占30％，摩擦等機械損耗占10％，則內燃機的熱機效率為__________。
35%

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