13.4《热机效率和环境保护》课件(共24张PPT)2022-2023学年沪科版物理九年级

(共24张PPT)
第四节 热机效率和环境保护
新课导入
柴薪
煤炭
石油
天然气
从哪里获得内能？
学习目标
1、从能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义、单位及计算。
2、通过能量的转化和转移，认识并会正确计算热机效率。
3、知道提高热机效率的主要途径。
4、知道热机与环境保护的关系。
一、燃料的热值
课堂探究
煤
酒精
天然气
若用这些燃料加热相同质量的水，需要燃料的多少一样吗？
(为什么提供相同的能量)不同燃料所需的量不同？
质量相等的不同燃料(种类)在完全燃烧时所放出能量的本领不同。
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。
人们把某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比叫做燃料的热值。
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。
燃料的热值
　　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
2.定义：
3.公式：
表示燃料完全燃烧时放热本领的物理量。热值在数值上等于1 kg（或1 m3）质量（或体积）的某种燃料完全燃烧放出的热量。
1.意义：
　　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。
4.单位：
固体或液体
气体燃料
深度理解:
“完全燃烧”指的是一定量的物质在一定条件下燃烧时化学能全部转化为内能的现象。但是这种燃烧状态只是一种理想状态，生活中很难满足燃料完全燃烧。
燃料的热值
煤油 4.6×107
木炭 3.4×107
汽油 4.6×107
无烟煤 3.4×107
氢气 14.3×107
石油 4.4×107
焦碳 3.0×107
天然气 4.4×107
柴油 3.3×107
烟煤 2.9×107
煤气 4.2×107
酒精 3.0×107
干木柴 1.2×107
气体
液体
固体
常用燃料的热值（单位：J/kg或J/cm3）
1. 燃料的种类不同，燃料的热值一般不同；但也有可能相同，如煤油和汽油等。
2. 热值是燃料的一种特性，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。
燃料的热值
例 题
1. 关于燃料的热值，下列说法正确的是（　 ）
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高　
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大　
D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关
D
例 题
2、计算7Kg汽油完全燃烧释放的热量。（q=4.6×107J/Kg ）
已知：
m=4Kg, q=4.6×107J/Kg
求:
Q
解:
Q=mq
=7Kg×4.6×107J/Kg
=3.22×108 J
答:完全燃烧释放的热量为3.22×108 J
二、热机的效率
课堂探究
为什么炉渣颜色有的黑有的白？靠近炉灶有什么感觉？
不能完全燃烧
热，温度比周围高
放出来的热量比按热值计算的小
有效利用的热量比放出来的小
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
热机燃料能量的走向
热机运转中，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。
做有用功的能量
燃料完全燃烧放出的能量
热机效率
2. 定义式
1. 定义
（1）热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，它的机械性能就越好。在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。
（2）热机的效率总小于1。
热机的效率
汽油机的效率为 20%~30%
蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~40%
喷气式飞机的效率为 50%~60%
常见热机的效率
1.使燃料更加充分地燃烧。
2.在设计和制造热机时，不断地改进和创新，以减少各种能量的损失。
3.在各零件上涂上润滑油，减少机械间摩擦所损失的能量。
4.充分利用废气的能量，提高燃料的利用率。
加大与氧气的接触面积
提高热机效率的途径
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，这部分能量远小于总能量，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%。
想一想
例 题
1. 为节约能源，需提高热机的效率，下列说法中错误的是（ ）
A. 尽量使燃料充分燃烧
B. 尽量减少热机部件间的摩擦
C. 尽量减少废气带走的热量
D. 尽量增加热机的工作时间，就可以让热机的效率达到 100%
D
例 题
2、用天然气灶烧水，燃烧1m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。天然气热值3.2×107J/m3，求
（1）1m3天然气完全燃烧放出热量；
（2）水吸收的热量；
（3）天然气灶的效率。
解析：（1）天然气完全燃烧放出的热量： Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×107J；
（3）天然气灶的效率：
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：
汽车排放的大量尾气、燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境等。
环境保护
讨论：如何在保持工业发展，交通发达的同时，又能减少废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们生存的家园？
采取的措施：
1、减少煤、石油、天然气的使用，大力开 展太阳能、水能、风能等清洁型能源；
2、大力植树造林、减少木柴的使用。
环境保护
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
小知识
课堂小结
热机效率和
环境保护
燃料的热值
热机效率
环境保护
定义
单位
计算公式
定义
提高途径