课件27张PPT。《杏红物理》精品课件之新授课篇www.21cnjy.com精致的课件精致的课件热机节效第四杏红物理杏红物理精致的课件率与环境保护教学目标：知识与技能：1.建立热值概念。知道热值是燃料的重要特性，了解热值的表示法和常见燃料的热值，能利用热值表进行有关燃料放热的简单计算。? 2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道可以怎样提高热机效率以及提高热机效率的意义所在。过程与方法：通过社会调查、分组交流合作，了解热机效率及热机带来的负面影响。 情感态度与价值观：了解热机的利用与人类社会发展的关系，并能够简述热机使用产生的排放物对环境的不良影响，培养自觉的环保意识，激发学生的社会责任感。炒菜做饭、烧开水、奔驰的火车与汽车、直如苍穹的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧过程是化学能转变为内能的过程。人类使用的能量绝大部分是通过燃料燃烧获得的。燃料燃烧过程是否能将所蕴藏的化学能都转变为人们有用的内能？家庭中常用的燃料有液化石油气、煤、农村有的还用木材、草木等植物的秸秆作燃料。根据一些城市和农村调查，普通的一个家庭一个月做饭、烧水平均用无烟煤75kg。若用液化石油气需要15kg，农村烧大灶则需要干木材150kg。根据这些调查的数据，同学们会想到什么？相同质量的液化石油气、煤、木材等燃烧时释放出的内能是不同的。经验和研究都告诉我们：不同的燃料燃烧时释放能量的能力是不同的。为了研究燃料的这种释放内能的能力，人们引入燃料的热值的概念。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。 热值的符号是ｑ 单位是Ｊ/kg 气体燃料热值单位是Ｊ/m3 常见燃料的热值燃料的热值表中的数据是科学家用精密的实验测定的，请同学们读表中的数据后发表自己的看法：绝大部分的燃料的热值是不同的，说明不同的燃料燃烧时释放能量的能力是不同的。燃料的热值与密度、比热容一样也是物质的特性之一。
气体的热值相对较大。请同学们从表中查出干木柴、烟煤、汽油的热值，说明它们所表示的意义。干木柴的热值是：1.2×107Ｊ/kg 表示完全燃烧1kg干木柴放出的热量是1.2×107Ｊ烟煤的热值是：2.9×107Ｊ/kg 汽油的热值是：4.6×107Ｊ/kg 表示完全燃烧1kg烟煤放出的热量是2.9×107Ｊ表示完全燃烧1kg汽油放出的热量是4.6×107Ｊ如果我们用Q表示燃料完全燃烧释放的热量，用ｑ表示燃料的热值，m表示燃料的质量，那么能否用一个数学式子表示Q、m、ｑ的关系？质量是m的燃料完全燃烧放出的热量是：Q=mｑ例1、计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解：从热值表中查得柴油的热值是ｑ=3.3×107Ｊ/kg，质量 m为4kg柴油完全燃烧放出的热量是：Q=mｑ=4kg×3.3×107Ｊ/kg=1.32×108Ｊ答：完全燃烧释放的热量是1.32×108Ｊ例2、如图所示。解：将100kg200C的水烧开需要的热量是：Q吸=C水m（t2-t1）
=4.2×103Ｊ/(kg·0C) ×100kg×(1000C-200C)
=3.36×107Ｊ假设燃料完全燃烧且放出的热量全部被水吸收则有Q=Q吸又由Q=mq得m柴==3.36×107Ｊ1.27×107Ｊ/kg=2.8kg同理可得m烟煤=1.16kg
m汽油=0.73kg热机效率同学们站在公路旁边有汽车经过时就会闻到汽油或柴油的气味，或看见排出一些烟气，烟气冲到我们的脚上，有热的感觉，这些现象说明什么？汽油或柴油没有全部燃烧，热机工作时排出的废气温度较高。燃料燃烧不彻底将造成能量损失，机件工作时要发热、传热；热机工作时机械间不可避免地存在摩擦，也会造成能量损失。热机效率讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放机械传热损失一部分能量 热机真正转变为对外做功的部分废气排出带走的能量热机中燃料释放能量的主要走向示意图同学们看到这张图会想到什么？热机工作时有一部分能量消耗在散热上，还有一部分消耗在克服摩擦做功上。有很大一部分能量损耗掉了，用来做有用功的只是燃料燃烧时所释放的化学能的一部分。为了反映热机燃料的利用率（效益）人们引入了热机效率的概念。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，叫做热机的效率例、某工地有一台大型推土机平均推力约为3×104N，匀速推土行程20m，消耗柴油约0.06kg，求推土机上装的柴油机的热机效率。解：推土机行程20m，推土机推力平均做功W有=Fs=3×104N×20m=6×105Ｊ Q=mq柴油=0.06kg×3.3×107Ｊ/kg=1.98×106Ｊ= 6×105Ｊ 1.98×106Ｊ×100%=30%答：这台柴油机的热机效率为30% 怎样提高热机的效率（1）了解各种热机的效率：蒸汽机（效率6～15%），汽油机（效率20～30%）柴油机（效率30～40%）涡轮发动机（效率50～60%）蒸气机笨重且效率低，现在已基本被淘汰。热机是人类使用的主要动力机，尽管它的效率还不高。但是我们仍然离不开它，人类在使用热机过程中不断地改进和提高热机的性能。（2）提高热机效率的方法A、减少发动机个部分之间的摩擦； B、让燃料尽可能充分燃烧（将燃料加工成雾状、粉状使燃料充分燃烧）； C、研制、开发热能效率更高的热机； D……汽油机控制点火时间、调节油、气比例，柴油机控制喷油时间，使燃料在高温、高压下都可以提高效率，还有其他方法，如汽油机、柴油机提高压缩比等。热机与人类发展的关系热机的使用，在推动社会生产力的发展，促进人类文明的同时，也到来了环境污染的问题。1、热机使用对人类社会的贡献：为人类社会的生产活动、科学研究、交通运输提供了强大的动力，极大地提高了生产力，极大地改观了交通状况。如：帆船横渡大西洋约需25～30天，蒸气机驱动的轮船约用17天。柴油机轮船约为10天，超音速客机只需3个多小时就可以从巴黎飞到纽约。火箭升空为人类探索太空提供了有力的工具。2、热机使用引发的环境问题：燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊，内燃机大量排放的废气中含有大量的有害物质，全世界每年使用煤、石油等燃料而排入大气的有害物质，达几亿吨之多！“酸雨”、“光化学烟雾”、“温室效应”等现象，匀与此有关。大气的污染影响农作物的生长，使生态平衡受到破坏，直接危害人体的健康。还有各种热机，包括运输车辆的增加，使得噪声的污染变得十分严重。3、有效利用内能，保护环境：人类在享受文明成果的时候，应十分注意控制污染、保护环境。一方面充分利用节能技术和各种科技成果；另一方面建立、健全法律、法规，充分利用法律手段保护环境。课时作业设计1、等质量的不同物质放出的热量是 的，我们用 表示燃料的这种区别。2、热机效率为什么不能达到100%？3、天然气是一种清洁能源，国家“西气东输”重点工程的建设，对保护环境和解决沿海地区能源问题都有重大意义。天然气的热值是5.2×107Ｊ/kg，从新疆吐—哈油田往上海每输送100kg天然气，相当于输送了 Ｊ的能量。不同热值答：燃料不能做到完全燃烧，不可避免的热量散失等原因5.2×109
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