热机效率和环境保护.ppt

1、第十三章 第四节,热机效率与环境保护,学习目标： （1）知道燃料在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为内能。 （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所表示的物理意义。 （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。 （4）知道热机工作时燃料释放能量的主要流向；知道什么是热机效率和提高热机效率的主要途径。 （5）知道热机与环境保护的关系,人类利用的能量 主要是从燃料燃烧中获得的内能,它们都离不开燃料,思考：你们家里做一顿饭烧木柴和烧液化气哪个用的质量多？zxxk,不同燃料燃烧释放出能量的能力是不同的,一、常见的燃料：,煤

2、、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,一.燃料的热值,为了研究不同燃料燃烧释放能量的能力的不同的特性,热值用字母：q 表示,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）,强调 （1）热值定义中：注意“必须完全燃烧”； （2）热值是燃料的重要特性，反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小。只与燃料的种类有关，与质量和是否完全燃烧无关。,1 kg的干木柴完全燃烧释放出1.2107J的热量；那么质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？,或：Q = V q,燃料完

3、全燃烧释放的热量,燃料的质量,燃料的热值,燃料的体积,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？Zxx，k,干木柴的热值为1.2107J/Kg，表示1千克的干木材完全燃烧放出的热量为1.2107J,烟煤的热值为2.9107J/Kg，表示1千克的烟煤完全燃烧放出的热量为2.9107J,液化石油气的热值为4.9107J/m3，表示1m3液化气的完全燃烧放出的热量为4.9107J,例1：计算5 Kg汽油完全燃烧释放的热量。 （q=4.6107J/Kg ）,已知：,m=5Kg, q=4.6107J/Kg,求:,Q,解:,Q

4、 = m q =5 Kg4.6107J/Kg =2.3108 J,答:完全燃烧释放的热量为2.3108 J,例2：在1个标准大气压下，将5kg 40的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2107J/kg，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）,分析：利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸收多少热量，（解题时应注意在1个标准大气压下，水的沸点是100，即水烧开时的温度为100），再利用Q吸=Q放和燃料的燃烧值求干木柴的质量,1.26106J，0.105 kg,Q吸=Cm(t2-t1) =4.2103J/(kg)5kg(100-40) =1.26106

5、J 因为Q吸=Q放=1.26106J 所以干木柴质量,解：,解：（1）Q吸=cmt =4.2 103 J/(kg) 40kg 25=4.2 106 J； （2） Q吸= Q放, 又 Q放=mq m=Q吸/q = 4.2 106 J / 3107J/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=3107J/kg C水=4.2103J/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

6、？水未烧干 q酒精=3107J/kg,解：酒精完全燃烧放出的热量 Q放=mq=0.1Kg3107J/Kg=3106J，其中被水吸收的热Q吸=3106J40%=1.2106J， 由Q吸=C水m水t 得： t=Q吸/（C水m水）=1.2106J/（4.2103J/（Kg）5Kg）57 由t=t2-t1 得水的末温t2=t+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 ,约2.8Kg,约1.16Kg,约0.73Kg,请估算：,交流与讨论： 热机工作时，能不能把燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功？,1、部分燃料未完全燃烧,2、克服摩擦消耗能量,转变为对外

7、做有用功的能量,4、机械传热损失能量,3、废气排出带走能量,热机效率：,热机工作时，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。,炉子的效率： 有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,Q有/Q总100,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;（让燃料充分燃烧）,其次是减小机械摩擦以减少机械损失. （如选用优良的润滑材料）,再次是要尽量简化机械传动部分,以减少机械损失.,议一议：怎样提高机械效率？,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。,请同学们阅读教材52页倒数

8、第二段，了解各种热机的效率。,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. Zxx。k 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,环保措施： 1、加强立法，控制人为污染 2、改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放 3、推广、普及“环保型能源” 4、人口密集区采取集中共热，提高燃料利用率 5、种植绿色植物，净化空气,当堂检测反馈,A,2、航天工业中的火

9、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,D,1、四口之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,4、有关热值的概念，下列说法中正确的是( ) A、燃料完全燃烧时，它的热值最大 B、没有燃烧的燃料，热值等于零 C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大 D、燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。 5、无烟煤的热值大于干木柴的热值，则( ) A、烧无烟煤比烧干木柴产生

10、的热量多 B、要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量 C、烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多 D、煤比木柴含有的热量多,D,B,3、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3.3107J/kg),4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30kg 、20的水温度升高到多少度？,6.6107,1.98107,4.2106J 30,1、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能

11、提高效率的是( ) A、尽量使燃料充分燃烧 B、尽量增加热机的工作时间 C、尽量减少废气带走的热量 D、尽量减少热机部件间的摩擦,B,2、一个含0.6 kg无烟煤的蜂窝煤，能将9kg 、20的水烧开 （一个标准大气压下） ，而0.6 kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的不同，若q无烟煤=3.4107J/kg，那么这个煤炉的效率是。,热值,14.8,4、用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23的水沸腾，该城市水的沸点为93，求： 水吸收的热量； 若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少?【C水=

12、4.2103J(kg)】,解（1)Q吸=Cm(t2-t1) =4.2103J(kg)4kg(93-23) =1.176106J,（2）Q吸=70% Q放 Q放=Q吸/70%=1.176106J/70%=1.68106J,晴天垂直于题太阳光的地球表面上接收到太阳的热辐射能量约J=1.26103J/m2.s。太阳能热水器的集热管接收太阳辐射能的面积S=1.5m2，如果热水器中盛有40kg、10的水，在太阳照射下使水温上升30 需要多少时间？（热水器的效率为50%）,解（1）水吸收的热量： Q吸=cmt =4.2103J/（kg ）40kg30 =5.04106J（2）Q吸=50%Q放 Q放=Q吸/

13、50%=1.008107J 又Q放=JSt t =Q放 / JS =1.008107/(1.261031.5) =5333(S),5、某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料已知柴油机的效率是40，柴油的热值是4107Jkg，用此装置将一块重为3200N的建筑材料提升5m。历时4s，消耗的柴油为4g （1）4g柴油完全燃烧放出多少热量？柴油机的输出功率多大？ （2）提升这块建筑材料做的有用功是多少？整个装置的效率多大？ （3）请对该工地采用此装置施工的合理性进行评价,已知： 柴40%，q=4107J/kg, G=3200N， h=5m, t=4s, m柴=4g=410-3kg,求：（1）Q放；P出；（2）W有； 总；（3）评价,解：（1）Q放= m柴q = 410-3kg4107J/kg = 1.6105J,由Q有/Q放100得：,Q有 Q放= 40%1.6105J=6.4104J, P=Q有/t=6.4104J/4s=1.6104w=16Kw,(2) W有=Gh=3200N5m=1.6104J, W有/Q放100 =1.6104J/1.6105J =10%,小结： 1、热值： 概念： 单位； 公式： 计算： 2、热机效率： 概念： 提高热机效率的途径： 具体措施： 3