12-4热机效率和环境保护

(共33张PPT)
沪科版新教材同步教学课件
第十二章 内能与热机
炒菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。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。
生活中人们通常通过什么来获得能量？
想一想：
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。
一、燃料的热值
1、常见的燃料有哪些？
煤、石油(加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等)、天然气等，农村还用草木等植物的秸秆作燃料。
2、燃料的共同特点是什么？
能够燃烧
3、燃料的燃烧本质是什么？
燃料的燃烧是一种化学变化。所以燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。
约2.8Kg
约1.16Kg
约0.73Kg
说明：
不同燃料燃烧释放能量的能力是不同的。这个特性可以用热值来表示．
不同燃料燃烧释放能量的能力是否相同呢？
想一想：
4、燃料的热值、符号、单位以及表示的物理意义
1Kg某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)，叫做这种燃料的热值，热值用字母q表示。
热值的单位是：焦/千克，单位符号是“J／kg”，读着“焦每千克”， 气体燃料的热值单位符号通常用“J／m3”。表示“1Kg某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)为多少焦耳” 。
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示：
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示：
1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
5、热值是燃料的一种特性。只与燃料的种类、形态有关，与燃料的质量、体积等均无关。
常见燃料的热值
【观察】 查热值表，你有什么发现？各表示什么物理意义？
6、燃料完全燃烧放出热量的计算：
①Q放=mq 或 Q放=vq
（Q表示燃料完全燃烧释放的热量；q---燃料的热值；m---燃料的质量；v---气体燃料的体积）。
例题1：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3×107J/Kg ）
解:
Q放=mq
=4Kg×3.3×107J/Kg
=1.32×108 J
答:完全燃烧释放的热量为1.32×108 J
例题2：
把5kg40℃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1.2×107J/kg，外界为标准大气压，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℃，再利用燃料的燃烧值求干木柴的质量．
解答：
Q吸=Cm(t-t0)
=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
练一练：
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。
二、热机效率
1、热机中燃料燃烧释放能量的走向：
（1）
有用功
（4）
（3）
（2）
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。
2、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。热机的效率小于1。
3、热机效率的公式 ：
=
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﹪
想一想
热机的效率能达到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燃料条件的限制，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，即热机效率小于100%。
议一议
怎样提高热机的效率？
使燃料充分燃烧;
尽量减少各种热量损失；
在热机的设计和制造上采用先进的技术；
注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
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
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
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。
讨论交流
如何保护我们的环境？
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。
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
A
2、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
D
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3.3×107J/kg
4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0×107J/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？
6.6×107
1.98×107
发射卫星的火箭燃料要体积小，重量轻，但发出的热量要大，这样才能减轻火箭的重量，使卫星快速地送上轨道。液体燃料放出的能量大，产生的推力也大；而且这种燃料比较容易控制，燃烧时间较长，因此，发射卫星的火箭大都采用液体燃料。
1、燃料在燃烧的过程中，燃料的 能转化为 能。
2、有一种天然气的热值是8.4×107J/m3 ，完全燃烧2m3 这种天然气可放出 J的热量，相当于热值为1.2×107J/kg的干木柴 kg完全燃烧放出的热量。
3、有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、燃料完全燃烧时，它的热量最大
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无关
4、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
练一练：
化学
内
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D
B
体会与收获
通过学习,你有何体会与收获