热机效率与环境保护

第2节热机的效率它们都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。燃料的热值固体燃料木炭、煤液体燃料汽油、酒精气体燃料煤气、天然气燃料可分为三种〖请你说说〗日常生活中常用到的燃料有哪些？常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。合作探究1根据我们的生活经验想一想：同样烧开一壶水，使用不同的燃料，所消耗的燃料的质量是一样多吗？烧开同一壶水，使用不同的燃料，消耗的燃料的质量是不同的；这说明什么？这说明，相同质量的不同的燃料，完全燃烧后放出的热量是不同的。2在物理学中，我们用热值的概念来表示这种差异。这种下定义的方法叫“比值法”。

质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。物理学中，把1g某种燃料在完全燃烧时所放出的热量叫做燃料的热值。热值的符号：q单位：J/g（J/m3）固体和液体燃料气体燃料燃料的热值热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量无关。Q=mq质量m为的燃料完全燃烧释放的能量是：Q：燃料完全燃烧释放的热量ｑ：燃料的热值ｍ：燃料的质量燃料的热值Q=vq气体燃料的热值无烟煤的热值为34×107J/g，表示1g的煤在完全燃烧时所放出的热量为34×107J。液化气的热值为49×107J/m3，表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为49×107J。为什么发射火箭上天要用氢做燃料？观察与思考讲授新课根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？氢的热值是14×108J/g干木柴的热值12×107J/g放出热量Q=qm=14×108J/g×10×103g=14×1012J需要干木柴约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。交流与讨论讲授新课观察与思考1用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？2煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？讲授新课（1）煤不会完全燃烧（2）煤燃烧时放出的热量少部分被水吸收，部分被容器吸收，大部分变成水蒸气热机的效率二讲授新课观察与思考在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？无用的机械能有用机械能燃气内能损失的内能用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。热机的效率是热机性能的重要指标。2、公式：1、定义：3、意义：由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只燃料燃烧时所释放能量的一部分。蒸汽机的效率只有6%~15%汽油机的效率为20%~30%柴油机的效率为30%~45%讲授新课知识与拓展议一议怎样提高热机的效率？1提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；2改进热机，减少各种能量损失，提高效率；3利用废气的能量，提高燃料的利用率。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：1对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死2引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长3破坏土壤、植被、森林4腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料5渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍酸雨的危害结束`

讨论交流

如何保护我们的环境？1改进燃烧设备，加强消烟除尘装置；2集中供热；3改用气体燃料，普及煤气和天然气；4充分开发利用污染少和无污染的新能源。洛杉机光化学烟雾事件首先，什么是光化学烟雾呢氮氧化物、烃类等一次污染物在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，生成臭氧占产物85%以上、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛类、酮类和有机酸等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物形成的混合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有刺激性和很强的氧化性，可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50年代，发生于美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，一年有300天出现逆温即大气层某一高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这会阻碍大气向上的对流扩散和污染物的扩散，5～10月阳光强烈。由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气，加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自1943年开始，形成了多次光化学烟雾事件。当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激，其中以1952年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉痛、咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，导致近400位65岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多。C1对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是A燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比B燃料没燃烧时就没有热值C就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关D容易燃烧的燃料热值一定大随堂训练2．下列有关热机的说法正确的是A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质B．内燃机的做功冲程是机械能转化为内能的过程C．汽油机消耗的汽油可循环使用，是取之不尽的能源D．热机的使用缓解了城市的热岛效应3．能源科技的发展促进了人类文明的进步，但化石能源的大量使用也带来了诸如酸雨、雾霾、温室效应等环境问题。下列做法或说法不符合环保要求的是A．外出尽量骑自行车或公交车，做到低碳出行B．生活中要节约粮食、节约用水、避免用电器待机耗电C．依靠科技进步，开发和推广清洁的可再生能源D．因为能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的AD4用燃气灶烧水时，把22g初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了42g天然气假设天然气完全燃烧。已知天然气的热值为44×107J/g，水的比热容为42×103J/g·℃。1求水的内能增加了J。2燃气灶烧水的效率为。7392×10540%当堂检测反馈1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的是）A、液化石油气B、煤气C、烟煤D、木柴A2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（）A、较小的质量B、较小的密度C、较大的比热容D、较大的热值D3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴油能放热J，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功J。

（柴油的热值为33×107J/g）4、1完全燃烧140g焦炭（焦炭的热值为30×107J/g能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30g、20℃的水温度升高到多少度？66×107198×1071Q放=42×106J30℃请计算：干木柴烟煤汽油5假设燃料的利用率都是80％，已知干木柴、烟煤、汽油的热值分别为12×107J/g、29×107J/g，46×107J/g。m木=m煤≈m油≈、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m

3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为42×10

3J/g•℃，天然气的热值为32×10

7J/m

3。求：

（1）天然气完全燃烧放出的热量；

（2）水吸收的热