热机效率和环境保护“黄冈赛”一等奖

第四节热机效率和环境保护炒菜做饭、奔驰的汽车、火力发电厂、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。从原始人类学会用火起至今，人们使用的能量绝大部分都还是通过燃烧燃料获得的。约2.8Kg约1.16Kg约0.73Kg说明：不同燃料燃烧释放热量的能力不同

学习目标：（1）知道燃料在燃烧的过程中的能量转化。（2）从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的能力不同，建立热值的概念，能说出热值的单位及物理意义。（3）会查燃料的热值表。能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。

自主学习：（1）常见的燃料有哪些？（2）燃料在燃烧的过程中的能量转化（）。（3）热值的定义、单位、公式。一、常见的燃料：煤、石油、天然气、木材或植物秸秆等燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程二、燃料的共同特点：单位：J/Kg（固体）三、燃料的热值为了研究燃料燃烧释放热量的本领我们引入了热值热值用字母：q

表示

定义：

某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。或J/m3（气体）

热值的物理意义：

请同学们阅读教材51页“常见燃料的热值”，并从表中查出“干木柴”、“烟煤”、“液化石油气”的热值，说说它们表示的意义？

干木柴的热值为1.2×107J/Kg，表示1千克的干木材完全燃烧放出的热量为1.2×107J

烟煤的热值为2.9×107J/Kg，表示1千克的烟煤完全燃烧放出的热量为2.9×107J

液化石油气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3液化气的完全燃烧放出的热量为4.9×107J［强调］（1）热值定义中：注意“必须完全燃烧”；（2）热值是燃料的一种特性，表示燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小，也反映了燃料的优劣。它只与燃料的种类有关，与质量、体积、是否完全燃烧无关。1kg的干木柴完全燃烧释放出1.2×107J的热量；那么质量为m

kg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？Q=mq公式：或：Q=Vq燃料完全燃烧释放的热量燃料的质量燃料的热值燃料的体积例1：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3×107J/Kg）解:Q=mq=4Kg×3.3×107J/Kg=1.32×108J例2：在1个标准大气压下，将5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少千克的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）Q吸=Cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-40℃)=1.26×106J因为Q吸=Q放=1.26×106J所以干木柴质量解：解：

（1）Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×

40kg×

25℃=4.2×106J；

（2）∵Q吸=Q放,又Q放=mq∴m=Q吸/q=4.2×106J/

3×107J/kg=0.14kg

练习：

1、太阳能热水器内有40kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了25℃，求：（1）水吸收的热量？（2）这些热量相当于完全燃烧多少kg的焦炭放出的热量

[q焦炭=3×107J/kgC水=4.2×103J/kg.℃]2、在一标准大气压下，质量是0.1kg的酒精完全燃烧放出的热量有40﹪被5kg、50℃的水吸收。那么水温度升高到多少？[水未烧干q酒精=3×107J/kg]

解：

酒精完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.1Kg×3×107J/Kg=3×106J，

其中被水吸收的热Q吸=3×106J×40%=1.2×106J，由Q吸=C水m水Δt得：Δt=Q吸/（C水m水）=1.2×106J/（4.2×103J/（Kg·℃）×5Kg）≈57℃由Δt=t2-t1

得水的末温t2=Δt+t1=57℃+50℃=107℃。∵在一标准大气压下，水的沸点是100℃，∴水温度升高到100℃二、热机效率

热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。

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。热机效率：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。提高热机效率的主要途径:减少热机工作中的各种能量损失.具体方法:首先要减少燃烧过程中的热量损失;

其次是要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.如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些.各种热机的效率:蒸汽机:6﹪~15﹪汽油机：20﹪~30﹪柴油机：30﹪~40﹪飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪想想看：热机的效率能达到100﹪吗？为什么？不能。因为热机在工作过程中一定有能量损失。三、环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。燃料燃烧对环境的影响

数量庞大的汽车行驶时排放的废气污染是不可忽视的,在一些国家就曾发生过汽车排放的废气对城市严重污染的事件.如何在保持工业、交通发展的同时,又能控制废气与粉尘的污染,提高空气质量,保护我们生存的家园,已引起众多科学工作者和全世界各个国家的关注.我国是正在发展中的国家,在发展建设的同时,也应注意到环境的保护,右表是我国1996