第四节热机效率和环境保护

1、热值的概念热值的概念从生活中体会不同燃料燃从生活中体会不同燃料燃烧时释放内能的本领不同，建立燃料热值的概烧时释放内能的本领不同，建立燃料热值的概念通过对比比热容认识热值的物理含义念通过对比比热容认识热值的物理含义知识频道，能力频道例知识频道，能力频道例1、例、例2热机的效率热机的效率结合热机工作时能量的主要流向，结合热机工作时能量的主要流向，认识热机效率，并能大体了解提高热机效率的认识热机效率，并能大体了解提高热机效率的途径途径知识频道，能力频道例知识频道，能力频道例3关于热值和热机致车的计算关于热值和热机致车的计算 会结合热值和热会结合热值和热机效率的概念，求解热值、热机效率以及燃料机效率的

2、概念，求解热值、热机效率以及燃料的质量的质量例题频道例例题频道例l、例、例2、例、例3环境保护环境保护 知道燃料的燃烧、热机的应用带知道燃料的燃烧、热机的应用带来的环保问题来的环保问题知识频道，例题频道例知识频道，例题频道例41燃料的热值燃料的热值(1)定义：定义：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量，某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值叫做这种燃料的热值(2)单位：焦千克单位：焦千克(Jkg)，读作焦每千克，读作焦每千克(3)燃料燃烧放热的计算公式：燃料燃烧放热的计算公式：Q=mq(m为燃料为燃料的质量，的质量，q为燃料的热值，为燃料的热值，Q为燃烧放出的热为燃烧放出的热量量)探究导

3、引：生活中，我们常用煤、石油、天然探究导引：生活中，我们常用煤、石油、天然气、木柴、植物秸秆等作燃料获得能量但经气、木柴、植物秸秆等作燃料获得能量但经验告诉我们，这些燃料释放能量的能力是不同验告诉我们，这些燃料释放能量的能力是不同的，为了研究燃料释放内能的能力，人们引入的，为了研究燃料释放内能的能力，人们引入了燃料热值的概念了燃料热值的概念说明：（说明：（1）燃烧是种化学变化，是化学能转）燃烧是种化学变化，是化学能转变为内能的过程，也就是常说的释放能量。变为内能的过程，也就是常说的释放能量。（2）热值概念中）热值概念中“1kg”指出热值是对一定质指出热值是对一定质量的燃料而言的，量的燃料而言的

4、，“某种燃料某种燃料”说明热值与燃说明热值与燃料的种类有关，料的种类有关，“完全燃烧完全燃烧”是指燃料烧完、是指燃料烧完、烧尽。烧尽。（3）“J/kg”是固、液体燃料热值的常用单位，是固、液体燃料热值的常用单位，而气体燃料热值的常用单位是而气体燃料热值的常用单位是“J/m3”,读作读作“焦每立方米焦每立方米”2热机效率热机效率(1)定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率(2)公式：公式：/100%.QQ总有用(3)提高热机效率的主要途径：提高热机效率的主要途径：使燃料更充分燃烧；使燃料更充

5、分燃烧；尽量减少各种热损失；尽量减少各种热损失；简化机械传动部分，保持良好的润滑，减少简化机械传动部分，保持良好的润滑，减少克服摩擦的机械能损失克服摩擦的机械能损失说明（说明（1）由于热机工作时总有能量损失，所）由于热机工作时总有能量损失，所以其效率不可能达到以其效率不可能达到100%。（2）热机效率表明了热机对燃料的利用率，）热机效率表明了热机对燃料的利用率，因此热机效率是验证热机性能的重要指标。因此热机效率是验证热机性能的重要指标。3环境保护环境保护(1)热机对环境的污染：热机对环境的污染：大气污染大气污染:主要是二氧化主要是二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等；碳、二氧化硫、氮氧化物、粉

6、尘等；噪声污染噪声污染.(2)保护环境采取的措施：保护环境采取的措施：改进燃烧设备；改进燃烧设备；采采用集中供热；用集中供热；充分开发利用无污染能源；充分开发利用无污染能源；在在内燃机上安装消音装置内燃机上安装消音装置说明：说明：(1)环境污染不仅来源于工业、交通运输工环境污染不仅来源于工业、交通运输工具，家庭炉灶和取暖设备也是环境污染的重要来具，家庭炉灶和取暖设备也是环境污染的重要来源，所以保护环境与我们每个人都有关。源，所以保护环境与我们每个人都有关。（2）对于燃料燃烧释放的内能，既要有效在利用）对于燃料燃烧释放的内能，既要有效在利用它们，又要很好地控制污染。它们，又要很好地控制污染。 理

7、解燃料热值的概念理解燃料热值的概念理解例题理解例题1 某种燃料的热值为某种燃料的热值为若燃烧若燃烧l kg的该燃料，则放出的热量的该燃料，则放出的热量( )A一定等于一定等于B一定大于一定大于C一定小于一定小于D可能等于可能等于73.0 10/,J kgJ7100 . 3J7100 . 3J7100 . 3J7100 . 3解析：根据燃料热值的概念可知解析：根据燃料热值的概念可知 是指是指1 kg该燃料完全燃烧时释放出的能量是该燃料完全燃烧时释放出的能量是而本题中并没有说明是否完全燃而本题中并没有说明是否完全燃烧，如不是完全燃烧烧，如不是完全燃烧1 kg该物质，放出的热量该物质，放出的热量将小

8、于将小于 所以所以A、B、C说法错误，说法错误，只有只有D正确正确 答案：答案：D 解题技巧：对于燃料热值的含义要抓住两个解题技巧：对于燃料热值的含义要抓住两个关键词语：关键词语：1 kg；完全燃烧完全燃烧73.0 10/,J kg73.0 10/,J kg73.0 10/,J kg理解热值的物理含义理解热值的物理含义理解例题理解例题2关于燃料的热值，下列说法中正关于燃料的热值，下列说法中正确的是确的是( ) A容易燃烧的物质，热值一定大容易燃烧的物质，热值一定大 B燃料的热值大，完全燃烧时放出的热量不燃料的热值大，完全燃烧时放出的热量不一定多一定多 C燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大燃料燃

9、烧越充分，则燃料的热值就越大 D若某种燃料的质量减半，该燃料的热值也若某种燃料的质量减半，该燃料的热值也减半减半解析：燃料的热值指解析：燃料的热值指1 kg某种燃料完全燃烧所某种燃料完全燃烧所放出的热量，是燃料本身的一种特性，其大小放出的热量，是燃料本身的一种特性，其大小是个定值，故与燃料的质量、燃烧情况以及燃是个定值，故与燃料的质量、燃烧情况以及燃烧条件无关，烧条件无关，A、C、D错误根据燃烧放热公错误根据燃烧放热公式式Q=mq，燃料完全燃烧放出的热量与燃料热，燃料完全燃烧放出的热量与燃料热值和燃料质量有关，仅仅是热值大，燃烧放热值和燃料质量有关，仅仅是热值大，燃烧放热未必多，故未必多，故B

10、选项正确选项正确答案：答案：B解题技巧：对于热值的特性和热值与热量的关解题技巧：对于热值的特性和热值与热量的关系，可对比物质密度的特性和密度与质量的关系，可对比物质密度的特性和密度与质量的关系来理解系来理解弄清热机效率的含义弄清热机效率的含义理解例题理解例题3内燃机的能流图如图内燃机的能流图如图1241所所示，若燃料完全燃烧，则内燃机的效率可表示示，若燃料完全燃烧，则内燃机的效率可表示为为( )1234.()/100%AEEEEE1./100%BEE134.()/100%CEEEE2./100%DEE解析：热机效率是指用来做有用功的能量和燃解析：热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出

11、的能量之比根据图示知燃气料完全燃烧放出的能量之比根据图示知燃气内能内能E是燃料完全燃烧放出的能量，而有用机是燃料完全燃烧放出的能量，而有用机械能是做有用功的能量，故正确答案选械能是做有用功的能量，故正确答案选D答案：答案：D解题技巧：搞清楚热机工作时能量的走向，对解题技巧：搞清楚热机工作时能量的走向，对比机械效率的定义，以比机械效率的定义，以“用来做有用功的那部用来做有用功的那部分能量分能量”为突破口为突破口探究专栏探究专栏理解例题理解例题4学习热学知识后，两位同学设计了一学习热学知识后，两位同学设计了一个测定液化气热值的实验：取个测定液化气热值的实验：取500 g水放入锅中，用水放入锅中，用

12、温度计测得水的初始温度为温度计测得水的初始温度为20，读出液化气表的示，读出液化气表的示数为数为12.560 m3然后用液化气给水加热，当温度计然后用液化气给水加热，当温度计的示数为的示数为80时，液化气表的示数为时，液化气表的示数为12.563 m3设设该燃料完全燃烧，该燃料完全燃烧， 某种气某种气体燃料完全燃烧时所放出的热量叫做该种气体燃料的体燃料完全燃烧时所放出的热量叫做该种气体燃料的热值热值(1)求实验过程中水吸收的热量求实验过程中水吸收的热量Q；(2)他们用水吸收的热量他们用水吸收的热量Q和液化气表的示数差和液化气表的示数差V即即所用液化气的体积所用液化气的体积),根据根据q=QV,

13、计算出了液化气计算出了液化气的热值，请回答这个实验方案是否可行的热值，请回答这个实验方案是否可行?并说明理由并说明理由.334.2 10/(),1cJkg Cm水解析：解析： 探完分析：在实验中，当定性探究问题时，可探完分析：在实验中，当定性探究问题时，可以忽略一些次要因素，但当定量探究问题时，以忽略一些次要因素，但当定量探究问题时，次要因素就不能忽略，因为此时可能会次要因素就不能忽略，因为此时可能会“失之失之毫厘，谬之千里毫厘，谬之千里”，造成实验失败因而要根，造成实验失败因而要根据实际情况处理次要因素的影响据实际情况处理次要因素的影响30(1)()4.2 10/Qc mttJ吸水水5()

14、0.5(8020)1.26 10kg CkgCJ答案：答案：(2)这个实验方案不可这个实验方案不可行，因为液化气燃烧时放出的热量只有一部分行，因为液化气燃烧时放出的热量只有一部分被水吸收，还有一部分被锅吸收和散失到了空被水吸收，还有一部分被锅吸收和散失到了空气中，所以液化气燃烧放出的热量不能直接得气中，所以液化气燃烧放出的热量不能直接得出，虽然体积可以得出，但不能通过出，虽然体积可以得出，但不能通过q=QV来计算液化气的热值来计算液化气的热值J51026. 1 ) 1 (题型分类解析题型分类解析1关于热值的简单计算关于热值的简单计算【例【例l】 四口之家分别单独使用不同种类的燃四口之家分别单独

15、使用不同种类的燃料时平均月消耗量分别为：木材约料时平均月消耗量分别为：木材约200 kg，烟，烟煤约煤约80 kg，液化石油气约，液化石油气约30kg，煤气约，煤气约60 kg.假设这四种燃料都已经完全燃烧，那么热值最假设这四种燃料都已经完全燃烧，那么热值最高的燃料是高的燃料是( ) A液化石油气液化石油气B煤气煤气 C烟煤烟煤 D木材木材解析：根据燃料放热的热量公式解析：根据燃料放热的热量公式Q=mq，可得，可得q=Q/m，分别使用各种燃料都满足一个月所需，分别使用各种燃料都满足一个月所需，所以各种燃料提供的能量相同，可见需要的燃所以各种燃料提供的能量相同，可见需要的燃料质量越小，则热值越高

16、所用液化石油气的料质量越小，则热值越高所用液化石油气的质量最小，故正确答案为质量最小，故正确答案为A答案：答案：A本题考查对热值公式的简单应用，要注意分析本题考查对热值公式的简单应用，要注意分析出用各种燃料提供的能量是否相同也可以根出用各种燃料提供的能量是否相同也可以根据热值概念的定义作出解答据热值概念的定义作出解答阅题笔记：燃料燃烧的放热公式阅题笔记：燃料燃烧的放热公式Q=mq，不仅，不仅可以用来求热量，将其变形为可以用来求热量，将其变形为q=Q/m或或m=Q/q，还可用来求燃料热值或质量还可用来求燃料热值或质量建议：深刻理解热值概念，根据要求对公式灵建议：深刻理解热值概念，根据要求对公式灵

17、活变形活变形2关于热值的综合计算关于热值的综合计算【例【例2】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖，已知一根火柴的质量约为火柴取暖，已知一根火柴的质量约为0065 g，火柴的平均热值为火柴的平均热值为 ,若不计热量损若不计热量损失，则这根火柴完全燃烧能使失，则这根火柴完全燃烧能使1 m3的空气温度的空气温度升高多少摄氏度升高多少摄氏度?已知空气的密度为已知空气的密度为 ，比热容为，比热容为71.2 10/J kg3/3 . 1mkg31.0 10/(.)Jkg C解析：这根火柴完全燃烧放出的热量为：解析：这根火柴完全燃烧放出的热量为： 1m3空气的质量为：

18、空气的质量为： 由于没有热损失，所以由于没有热损失，所以Q吸吸=Q放放，则，则1m3空气温度升高了：空气温度升高了：370.065 101.2 10/780 ;Qm qkgJ kgJ放331.3/1mVkg mm1.3;kg3780/0.6.1.0 10/(.) 1.3JtQcmCJkg Ckg 吸答案：答案：0.6本题综合考查了热值、密度和比热容知识，综本题综合考查了热值、密度和比热容知识，综合性较强，难度较大，一定要细心解答合性较强，难度较大，一定要细心解答 阅题笔记：由于不计热损失，则阅题笔记：由于不计热损失，则Q吸吸=Q放放，即，即有有 故故 然后再然后再代入数据，进行解答代入数据，进

19、行解答建议：抓住吸热和放热之间的等量关系，仿照建议：抓住吸热和放热之间的等量关系，仿照热平衡问题的解法解答热平衡问题的解法解答m qcm tc V t ,m qtc V 3关于热机效率的计算关于热机效率的计算【例【例3】 甲、乙两台汽油机，它们的输出功率甲、乙两台汽油机，它们的输出功率相同，假如它们的效率分别为相同，假如它们的效率分别为30和和25，那，那么在相等的时间里，它们消耗的汽油量之比为么在相等的时间里，它们消耗的汽油量之比为解析解析:根据热机效率的概念可知，根据热机效率的概念可知， 所以所以从而从而答案：答案：5:6此类计算题常把功、功率、燃料燃烧放热同热此类计算题常把功、功率、燃料

20、燃烧放热同热机效率相结合来考查机效率相结合来考查*,WPtQmq有用总,qPtm:0.25:0.35:6.P tP tmmqq甲乙乙甲乙甲此类计算题常把功、功率、燃料燃烧放热同热机此类计算题常把功、功率、燃料燃烧放热同热机效率相结合来考查效率相结合来考查阅题笔记：热机效率在数值上等于机器做的有用阅题笔记：热机效率在数值上等于机器做的有用功与燃料完全燃烧释放的能量的比值即功与燃料完全燃烧释放的能量的比值即 对公式进行变形，还可得到对公式进行变形，还可得到 两个公式两个公式建议：根据热机效率的定义列出有关的等式，采建议：根据热机效率的定义列出有关的等式，采用比例式方法对进行求解用比例式方法对进行求

21、解/.WQ总有用/.QWWQ总总有用有用和4环保问题环保问题【例【例4】 海南的大气质量位居全国前列，但局海南的大气质量位居全国前列，但局部污染现象仍然存在，为了让海南天空更蓝，部污染现象仍然存在，为了让海南天空更蓝，空气更好，请你用学过的物理知识提出控制和空气更好，请你用学过的物理知识提出控制和消除大气污染的两项建议消除大气污染的两项建议解答：解答：(1)改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，可以减少烟尘的排放量；可以减少烟尘的排放量；(2)气体燃料的污染小，气体燃料的污染小，在城市普及煤气和天然气的使用在城市普及煤气和天然气的使用先并清大气污染的来源，再提出相对应

22、的建议先并清大气污染的来源，再提出相对应的建议.阅题笔记：工业企业、交通运输工具、家庭炉阅题笔记：工业企业、交通运输工具、家庭炉灶和取暖设备排放的烟尘废气是大气污染的主灶和取暖设备排放的烟尘废气是大气污染的主要来源要来源建议：联系生产、生活实际，进行分析讨论建议：联系生产、生活实际，进行分析讨论思维创新突破思维创新突破【例【例5】 黄冈市城区正在进行天然气工程，有人黄冈市城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集了如下表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集了如下两组数据：两组数据： 请你决策：请你决策： (填填“A”或或“B”) A继续使用煤气继续使用煤气 B更换使用天然气

23、更换使用天然气 简单说明你作出这样决策的理由是：简单说明你作出这样决策的理由是：解析：使用煤气时，平均每月的花费是：解析：使用煤气时，平均每月的花费是：9元元6=54元；而使用天然气时平均每月的花费是：元；而使用天然气时平均每月的花费是：l5元元3=45元，显然使用天然气更经济，但使元，显然使用天然气更经济，但使用天然气时还需要更换炉具花费用天然气时还需要更换炉具花费70元元答案：若选答案：若选A，理由是：原炉具浪费，还需要，理由是：原炉具浪费，还需要新投入；若选新投入；若选B，理由是：从长远考虑更经济，理由是：从长远考虑更经济.此题考查学生应用所学知识解决实际问题的能此题考查学生应用所学知识解决实际问题的能力。为开放题，答案不确定，但理由必须与决力。为开放题，答案不确定，但理由必须与决策统一。且合理策统一。且合理阅题笔记：在使用煤气和天然气时，哪一种燃阅题笔记：在使用煤气和天然气时，哪一种燃料更经济实惠，哪一种决策就更好料更经济实惠，哪一种决策就更好建议：解答此类型的题目，要把问题放到所学建议：解答此类型的题目，要把问题放到所