資源簡介

(共30張PPT)
第四節 跨學科：熱機效率和環境保護
第十四章 內能與熱機
我們的生活都離不開 。
燃料燃燒的過程是 能轉變為 能的過程。
燃料
化學
內
觀察思考
生活中我們可以使用哪些燃料？
該如何分類？
固體燃料
液體燃料
氣體燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤氣、天然氣等
思考
不同燃料的放熱本領相同嗎？怎么比較它們誰的放熱本領強呢？
經驗與科學研究告訴我們：不同燃料燃燒釋放出能量的能力是不同的。
一、燃料的熱值
思考
　　某種燃料完全燃燒釋放的熱量與所用燃料的質量之比，
叫做這種燃料的熱值。
2.定義：
表示燃料完全燃燒時釋放熱量的能力。
1.意義：
　　國際單位：焦每千克；符號：J/kg。
　　氣體燃料的單位：焦每立方米；符號：J/m3。
3.單位：
對于氣體燃料而言，熱值則是某種燃料完全燃燒釋放的熱量與所用燃料的體積之比。
燃料的熱值
計算公式
質量為m的燃料完全燃燒放出的熱量：
：燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J。
m：燃料的質量，單位是kg。
q ：燃料的熱值，對應單位是J/kg。
體積為V的燃料完全燃燒放出的熱量：
：燃料完全燃燒放出的熱量。
V：燃料的體積，單位是m3。
q ：燃料的熱值，對應單位是J/m3。
點擊下方圖片觀看視頻
——熱值的定義、單位及計算公式
常見燃料的熱值
物質 熱值q/(J·kg-1)
干木柴 1.2×107
煙煤 2.9×107
無煙煤 3.4×107
焦炭 3.0×107
木炭 3.4×107
物質 熱值q/(J·kg-1)
酒精 3.0×107
柴油 4.3×107
汽油 4.6×107
煤油 4.6×107
原油 4.4×107
物質 熱值q/(J·m-3)
氫氣 1.4×108
天然氣 3.3×107~4.5×107
液化石 油氣 4.9×107
煤氣 1.8×107
思考
從上表中你能獲得哪些信息？
同種燃料熱值相同，不同燃料熱值不同。熱值是燃料的一種特性，反映了燃料燃燒時化學能轉化為內能的本領的大小，同種燃料的熱值只與燃料的種類有關，與燃料的質量、體積、是否完全燃燒等因素無關。
注意！
下列關于熱值的說法中正確的是 (　　)
A.燃料越多,它的熱值就越大
B.燃料燃燒時放出的熱量越多,它的熱值就越大
C.相同質量的燃料,完全燃燒時放出的熱量越多,熱值越大
D.同一種燃料,燃燒的情況不同,它的熱值就不一樣
C
練一練
干木材的熱值是1.2×107 J/kg，它的物理意義是____________________________________________________。要放出3.6×107 J的熱量，需要完全燃燒______kg的干木材。
質量為1 kg的干木材完全燃燒放出的熱量是1.2×107 J
3
練一練
酒精的熱值是３×107J／kg，要放出6.0×106J的熱量，需完全燃燒多少kg酒精 如果燃氣的密度為1.2kg/m3,燃氣的熱值為4×107J／m3,要放出同樣的熱量，需完全燃燒多少kg的燃氣？
練一練
在內燃機中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放
的能量都到哪里去了？
二、熱機效率
思考
由圖可知：真正能轉變為對外做有用功的能量只是燃料燃燒時所釋放能量的一部分。
熱機運轉中，做有用功與燃料完全燃燒所釋放
能量的比值。
對外做的有用功
燃料完全燃燒所釋放的能量
熱機效率
熱機效率
點擊下方圖片觀看視頻——熱機效率
內燃機工作時能量流向圖
(1)在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多。
(2)設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
一些熱機的效率
蒸汽機 4%~8% 燃汽輪機 50%~60%
蒸汽輪機 25%~30% 汽油機 26%~40%
柴油機 34%~45% 噴氣發動機 50%~60%
如何提高熱機的效率？
提高熱機效率的主要措施
使燃料盡可能充分燃燒
盡量減少各種熱量散失
減少因克服摩擦而額外消耗的能量
熱機的效率能達到100%嗎？為什么？
不能。
因為熱機在工作過程中一定有能量損失。
思考
一輛汽車在平直公路上勻速行駛，受到的阻力是104 N，當它行駛了13.8 km時，完全燃燒了10 kg的汽油。已知q汽油＝4.6×107 J/kg，求：
(1)汽車受到的牽引力；
(2)汽車獲得的有用功；
(3)10 kg汽油完全燃燒所釋放的熱量；
(4)這輛汽車的熱機效率。
練一練
熱機為人類的發展做出了重大貢獻，但也帶來了許多環境污染問題：
三、環境保護
1.大氣污染
熱機工作時排放的大量氮氧化物、碳氧化物、鉛等是大氣污染的主要來源，直接危害人體健康，影響農作物的生長。
(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。
(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。
酸雨的危害
2.噪聲污染
大量由熱機作動力的機器工作時產生的噪聲，影響人類的正常生活，甚至危害人體健康。
3.熱污染
熱機排出的二氧化碳，引起“溫室效應”，熱機產生的廢氣和冷卻水帶走的熱量，成為“熱島效應”的元兇之一。
（1）改進燃燒設備時加裝消煙除塵裝置；
（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。
保護環境有哪些方法？
思考
下列關于熱機和環境保護的說法中，正確的是（　　）
A.熱機排出的尾氣沒有內能
B.熱值越大的燃料，燃燒時放出的熱量越多
C.熱機的效率能達到100%
D.熱機的大量使用會造成環境污染
D
練一練
課堂小結
跨學科：
熱機效率和環境保護
燃料的熱值
熱機效率
環境保護
定義
單位及物理意義
公式
定義
公式
提高熱機效率的方法
環境污染
環保措施

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