13.4《热机效率和环境保护》课件 沪科版九年级全一册物理(共24张PPT)

(共24张PPT)
第十三章 内能与热机
第四节 热机效率和环境保护
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
柴薪
煤炭
石油
天然气
生活中从哪里获得内能？　
1、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。
2、燃料的共同特点：
固体燃料
液体燃料
气体燃料
约0.73Kg
约2.8Kg
约1.16Kg
说明：
不同燃料燃烧释放的能量不同。
　　经验告诉我们，等质量的煤和干木柴，充分燃烧，煤放出的热量要比柴木多得多。我们用热值这个概念来表示燃料燃烧放出热量的本领。
一、燃料的热值　
　　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用字母：q 表示。
　　国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
1．热值
　　热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
（1）定义
（2）物理意义
（3）单位
（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，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关
观察热值表，你有什么收获？
煤油 4.6X107
木炭 3.4X107
汽油 4.6X107
无烟煤 3.4X107
氢气 14.3X107
石油 4.4X107
焦碳 3.0X107
天然气 4.4X107
柴油 3.3X107
烟煤 2.9X107
煤气 4.2X107
酒精 3.0X107
干木柴 1.2X107
气体
液体
固体
常用燃料的热值（单位：J/kg）
2．了解燃料的热值表
烟煤的热值是多少，其物理意义是什么？
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
　　为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
1、热值大 ；2、污染小
1 kg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 放= m q
公式：
或：Q放 = V q
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5 Kg汽油完全燃烧释放的热量。 （q=4.6×107J/Kg ）
解:
Q放 = m q
=5 Kg×4.6×107J/Kg
=2.3×108 J
答:完全燃烧释放的热量为2.3×108 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1.2×107J/kg，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
解：
Q吸=Cm△t
=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
　　
　　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
二、热机的效率　
想一想
燃气内能
损失的内能
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？
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。
1、部分燃料未完全燃烧
2、克服摩擦消耗能量
转变为对外做有用功的能量
4、机械传热损失能量
3、废气排出带走能量
热机中燃料释放能量的主要走向示意图
1、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。
2、炉子效率：
有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
η＝W有/Q放×100％
η＝Q吸/Q放×100％
想想看：热机的效率能达到100﹪吗？为什么？
不能，效率一定小于1。
因为热机在工作过程中一定有能量损失。
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%
（1）热机的效率是热机性能的重要指标
2．提高热机效率，节约能源，减少污染
（2）提高效率的途径
　　 1、提高燃料利用率，使燃料燃烧更充分；
　　 2、改进热机，减少各种能量损失；
　　 3、利用废气的能量。
2017年5月，中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功。 100cm3可燃冰可释放约为1.5×10﹣2m3天然气。
已知q天然气=2.1×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）。则：
（1）求100cm3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）若将上述的天然气通过燃气灶给水加热，可使1kg的水从20℃升高到65℃，求水吸收的热量；
（3）求该燃气灶的热效率。
我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N．已知燃油的热值为4.5×107J/kg。试求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是多少？
（2）汽车牵引力所做的功是多少？
（3）发动机的效率是多少？