机械效率和环境保护解析PPT课件

1、教学楼 接 受 生 活 挑 战 培 养 全 面 素 质勤 学 善 思 博 学 多 问第1页/共43页1、四冲程内燃机：一个工作循环经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程、四冲程内燃机：在一个工作循环中，对外做功 1 次，活塞往复运动 2 次，飞轮和曲轴转动 2 周，完成 4 个冲程、靠飞轮惯性完成的冲程：吸气、压缩、排气、压缩冲程：机械能 内 能 做功冲程：内 能 机械能一开一闭 上排下吸两阀都合 上压下做气阀活塞冲程判断温故知新第2页/共43页汽油机汽油机柴油机柴油机构造火花塞喷油嘴工作过程吸气冲程吸进汽油和空气混合气体纯空气压缩冲程压缩程度小压缩程度大点火方式点燃式压燃式2、汽油机与柴油机的不

2、同之处第3页/共43页圣旨下：本节学习第4页/共43页等都离不开燃料。从原始人学会用火起，至今。人们使用的能量绝大部分还是通过燃烧燃料获得的内能.你知道吗？炒菜做饭奔驰的汽车与火车火力发电直入苍穹的火箭第5页/共43页燃料的种类：固体燃料如：干柴煤等液体燃料如：汽油柴油酒精等气体燃料如：氢气天然气等燃料燃烧过程：化学变化燃料的化学能转化为内能第6页/共43页所需燃料的质量相同吗？需要干木柴最多需要汽油最少第7页/共43页 经验和研究都告诉我们，不同燃料燃烧释放能量的能力是不同的。 为描述燃料燃烧时释放能量的能力，我们引入了一个新的物理量热值第8页/共43页一.热值.定义：定义：1Kg某种燃料完

3、全燃烧时放出的能量某种燃料完全燃烧时放出的能量（热量）叫做这种燃料的热值用热量）叫做这种燃料的热值用q表示。表示。单位：J/Kg J/m3（气体）读法：焦每千克焦每立方米 热值反映了燃料燃烧时放热本领大小，是衡量燃料优劣的标准之一 它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的 质量、体积、形状、是否完全燃烧无关第9页/共43页二.由热值表得到的信息：.不同燃料的热值也可能相同.应用：火箭用液态氢做燃料的原因是：应用：火箭用液态氢做燃料的原因是：氢的热值大氢的热值大.不同燃料的热值一般不同.柴油的热值是3.3107J/kg，其物理意义是：1kg柴油完全燃烧释放出3.3107J的热量。第10页/共43页根

4、据热值的定义，质量为m热值为q的燃料完全燃烧时，释放的热量为三燃料燃烧公式：Vq（气体）mq 例题1：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解：质量为4kg的柴油完全燃烧放出的热量为 Q=mq =4kg3.3107J/kg =1.32108J。答：质量为4kg的柴油完全燃烧放出的热量为1.32108J第11页/共43页例题2：3m3的煤气完全燃烧可放出多少热量？解：煤气的热值是q=1.8x107J/kg=Vq =3m3X1.8x107J/kg =5.4x107J答： 3m3的煤气完全燃烧可放出5.4x107J热量第12页/共43页=4.2103100kg80=3.36J解：100kg水吸收的热量为

5、Q吸=cmt由放mq 得所需干木柴的质量为m木=Q放q木=3.361.2107J/kg=2.8kg第13页/共43页=4.2103100kg80=3.36J解：100kg水吸收的热量为Q吸=cmt由放mq 得所需烟煤的质量为m煤=Q放q煤=3.362.9107J/kg=1.16kg第14页/共43页=4.2103100kg80=3.36J解：100kg水吸收的热量为Q吸=cmt由放mq 得所需汽油的质量为m油=Q放q油=3.364.6107J/kg=0.73kg第15页/共43页综合练兵：夏天，家用太阳能热水器每天约能将50kg的水温度升高32，一个月（阴雨天除外，按20天计算）热水器共吸收了

6、多少热量？这些热量相当于多少无烟煤完全燃烧放出的热量？（q无烟煤=3.36107J/kg)=4.210350kg32=6.72J解：50kg水吸收的热量为Q吸=cmt答：需要4kg无烟煤完全燃烧一个月水吸收的热量为Q总吸=nQ吸 =20 6.72J =1.344由放mq 得m煤=Q放q=1.3443.36107J/kg= 4kg第16页/共43页热机工作时，并不能把燃料所蕴热机工作时，并不能把燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做功，有很藏的化学能全部用来对外做功，有很大一部分能量在工作过程中损耗了。大一部分能量在工作过程中损耗了。第17页/共43页燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放废气排出

7、带走的能量由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量机械传热损失的能量真正转变为对外做有用功的能量图12-27热机燃料燃烧能量走向示意图由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分第18页/共43页1、定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率四.热机效率2、公式：=W有用Q放W有用=FSQ放=qmW有用=Q放Q放=W有用第19页/共43页【2009泰安市】泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0103N，消耗燃油1.5103m3（假设燃油

8、完全燃烧）。若燃油的密度0.8103kg/m3，热值q4107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功。（2）已知热机效率W/Q （式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？解：（1）牵引力做的功WFsfs3.0103N5.6103m 1.68107J （2）消耗燃油的质量：mV 0.8103kg/m31.5103m3 1.2kg 燃油完全燃烧所产生的热量：Qmq1.2kg4107J/kg 4.8107J 热机效率 35%WQ1.68107J 4.8107J第20页/共43页综合练兵：在观察水沸腾实验中，用酒精灯将烧

9、杯中250g，60的水加热到沸腾，共用去2.5g酒精，（在一个标准大气压下，q酒精=3.0107J/kg）求：酒精完全燃烧放出的热量为多少， 水吸收的热量为多少？ 酒精灯的加热效率为多少？解：酒精完全燃烧放出的热量为 Q=mq =2.510-3kg3107J/kg =7.5104J水吸收的热量为Q吸=cmt=cm （t2-t1）=4.210325kg（10060）=4.2104J答：酒精灯的加热效率为=W有用Q放=4.27.5104J= 56第21页/共43页3、提高热机效率的主要途径（1）减少热量损失；（2）尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少机械损失。热机的效率能达到

10、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，即热机效率总小于100%。第22页/共43页1关于燃料的热值，下列说法正确的是（）热值越大，燃烧时温度就越高热值越大，燃烧时放出热量就越多燃料的质量越大，热值就越大燃料的热值与燃料的质量无关2用液态氢作火箭的燃料，主要是因为液态氢的密度小比热容小热值大质量小（）C跟踪训练第23页/共43页环境保护第24页/共43页燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊汽车排放大量的尾气到空气中排放的

11、二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物还会形成酸雨酸雨危害植物燃料燃烧对环境的影响燃料燃烧对环境的影响第25页/共43页燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊；排放的二氧化硫会形成酸雨；排放大量二氧化碳会加剧温室效应；汽车尾气中的氮氧化物还会造成光化学污染；热机工作时还会产生噪声污染。燃料燃烧对环境的影响燃料燃烧对环境的影响五五. .热机对环境的污染：热机对环境的污染：大气污染和噪声污染第26页/共43页洛杉矶光化学烟雾事件 第27页/共43页白云.蓝天.黄花第28页/共43页第29页/共43页第30页/共43页第31页/共43页第32页/共43页第33页/共43页第34页/共43页第35页/共43页第36

12、页/共43页六.环境保护措施改进燃烧设备，加装消烟除尘装置；集中供热；改用气体燃料，普及煤气和天然气；充分开发利用污染少和无污染的新能源第37页/共43页七.燃料优、缺点对比优点缺点煤便宜燃烧效率低环境污染严重天然气热值大、效率高、污染小太阳能清洁、无污染、取之不尽用之不竭效率低、受天气影响第38页/共43页课堂练习【例1】干木材的热值是1.2107J/kg，它的物理意义是_要放出3.6 107J的热量，需要完全燃烧_kg的干木材解析：其物理意义是：1kg干木柴完全燃烧放出1.2107的热量。由Q放=qm得： kgkgJJqQm3/102 . 1106 . 377放变式题：已知酒精的热值为q，

13、质量为m的酒精完全燃烧一半放出的热量为 ，剩余酒精的热值为 。解析：同中燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同它反映的是燃料的特性，其大小和燃料质量多少、是否完全燃烧、放出的热量大小无关。 答案：qm/2；q第39页/共43页【例2】内燃机的大量使用，促进了社会的进步，使人们享受了现代文明，但在使用内燃机的同时又给人类带来了污染，这主要是指_污染和_污染在内燃机工作过程中，由图3所示的内燃机能流图可以看出，它的能量损失所占的百分比是：废气内能35，散热损失30，机械损失10，则内燃机的热机效率是_我们在高效利用能源的同时，也必须重视保护环境解析：内燃机排放的废气和烟尘造成了大气污染；工作时还会产生噪声污染。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=W