沪科版九年级全册第十三章 第四节热机效率和环境保护

课件42张PPT。第四节　热机效率和环境保护【体验】燃料的热值
材料1:一个普通的家庭一个月平均要用无烟煤75 kg,改用液化石油气只需15 kg。农村烧大灶的话每月需干木柴150 kg。
材料2:一块无烟煤(0.6 kg)只能烧开5瓶水。而0.6 kg的液化气可以烧一天的饭菜、开水以及洗澡水。(1)由材料1可知,用无烟煤、液化气和干木柴燃烧放出相同的热量,三者所需质量　　　　。
(2)由材料2可知,相同质量的无烟煤和液化气燃烧放出的热量　　　　。
提示:(1)不同　(2)不同1.什么叫燃料的热值?
2.热值的单位是什么?
3.求燃料燃烧放出热量的公式是什么?
4.什么是热机的效率?探究1 燃料的热值
结合“体验”,思考以下问题。
1.由“体验”可知,质量相等的不同燃料,在完全燃烧时所放出的热量是　　　　的。可见燃料完全燃烧时放出的热量与燃料的　　　　有关。
参考答案:不相等　种类2.为了比较燃料燃烧时的放热本领引出了什么物理量?我们是如何定义的?
提示:燃料完全燃烧时单位质量放出的热量只与燃料的种类有关。我们用热值表示燃料的这种性质。
参考答案:热值　某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的质量的比值。3.阅读热值表,回答下列问题:(1)表中列举的燃料按状态分为　　　　燃料、　　　　燃料、
　　　　燃料三种。气体燃料热值的单位　　　,固体、液体
燃料热值的单位　　　　。
参考答案:气体　液体　固体　J/m3　J/kg(2)不同燃料的热值有什么特点?分析汽油、煤油或无烟煤、木炭的热值,可得出什么结论?
提示:对比表中的数据分析找到答案。
参考答案:不同燃料的热值一般不同　少数燃料的热值是相同的
(3)燃料中热值最大的是　　　　,其热值是　　　　。
参考答案:氢气　1.4×108J/m3(4)查表可知煤油的热值是　　　　,表示_______________。
2 kg煤油完全燃烧可以放出　　　　J的热量。质量为m的某种燃料,其热值为q,完全燃烧时放出的热量Q=　　　　。
提示:查表可知,煤油的热值为4.6×107J/kg,表示1 kg煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J,2 kg煤油完全燃烧放出的热量4.6×107J/kg×2 kg=9.2×107J,与计算煤油完全燃烧放出热量类比,计算出某种燃料完全燃烧放出的热量为Q=mq。
参考答案:4.6×107J/kg　1 kg煤油完全燃烧时放出的热量是4.6×107J　9.2×107　mq探究2 热机效率与环境保护
1.热机工作时,会在哪些方面造成能量的损耗?
参考答案:主要有以下几个方面:(1)燃料不能完全燃烧;(2)克服摩擦消耗能量;(3)机械传热损失能量;(4)废气排出带走能量。2.什么叫热机效率?热机效率能否达到100%?提高热机效率的主要途径有哪些?
参考答案: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。由于燃料的化学能不可能全部用来做有用功,所以热机的效率不可能达到100%。提高热机效率的主要途径是减少热机工作过程中的各种能量损失。体现在以下两个方面:(1)减少燃料燃烧过程中的热量损失;(2)尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减小能量损失。3.热机在使用过程中对环境造成了哪些污染?应该采取哪些措施?
提示:(1)废气污染:热机燃料在燃烧过程中能放出一定量的有毒气体和粉尘,这些有毒气体和粉尘都会污染空气,有害于人类的健康和动植物的正常生长,并因此产生的酸雨有害于农、林、渔业。导致城市空气污染的主要原因是各种车辆排放的废气,导致环境污染的主要原因是燃料燃烧后的废气、废渣以及各种废液的排放;(2)噪声污染:热机以及热机带动的机器产生的噪声是环境污染的又一方面。环境保护措施:(1)改进燃烧设备,消除烟尘;(2)提高燃料的综合利用率,采取集中供热;(3)充分开发利用污染少和无污染的能源,如人们正在想办法利用太阳能;(4)在内燃机排气管上安装消声器,以减少噪声污染。参考答案:废气污染和噪声污染。改进燃烧设备,消除烟尘;提高燃料的综合利用率,采取集中供热;充分开发利用污染少和无污染的能源,如人们正在想办法利用太阳能;在内燃机排气管上安装消声器,以减少噪声等。一、燃料的热值
1.燃料燃烧:_______转化为_____的过程。
2.燃料的热值:
(1)定义:某种燃料完全燃烧放出的_____与所用燃料的_____的
比值。用字母__表示。
(2)单位:_____或____。
(3)公式:①固体或液体:_____
②气体:_____化学能内能热量质量qJ/kgJ/m3Q=mqQ=Vq二、热机效率
1.定义:热机运转中,对外做的_______与燃料完全燃烧所释放
的能量的_____。
2.提高热机效率的主要途径:减少热机工作中的_____________。
三、环境保护
1.排放的烟尘尾气_________。
2.排放的二氧化硫和氮氧化物形成_____,破坏土壤结构,危害
植物。 有用功比值各种能量损失污染大气酸雨考点1 热值的理解
【典例1】关于燃料的热值,以下说法中正确的是(　　)
A.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
B.某种燃料燃烧放出的热量与所用燃料的质量的比值叫这种燃料的热值
C.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
【思路导引】理解热值是燃料的一种特性。【精讲精析】选C。本题考查热值的概念。燃料的热值与质量及燃烧状况无关,只与燃料种类有关,A错,C对;必须是燃料完全燃烧放出的热量与质量的比值,才是燃料的热值,B、D错。【方法归纳】热值是燃料的一种特性
(1)热值和燃料的种类有关。
(2)热值和燃料的质量、是否完全燃烧等条件无关。考点2 有关热值的计算
【典例2】晓伟用液化石油气将1 kg的水由20℃加热至100℃,水需吸收　　　　　J的热量,若不计热量散失,需消耗　　　　　kg的液化石油气。[c水=4.2×
103J/(kg·℃),液化石油气的热值为q=8.0×107J/kg]【思路导引】寻求已知量,利用公式求解。
(1)已知c水、m、t和t0,则水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)。
(2)已知q和Q吸=Q放,则需消耗的液化石油气的质量m'= 。 【精讲精析】本题考查热量的有关计算。水吸收的热量Q吸=
c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃) ×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=
3.36×105 J;需消耗的液化石油气的质量为m′=
答案:3.36×105 4.2×10-3【方法归纳】燃料完全燃烧放出热量多少的计算
(1)固体或液体燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq。
(2)气体燃料完全燃烧放出的热量Q放=Vq。
(3)当某种燃料完全燃烧放出的热量全部用于加热某个物体时:Q放=m(V)q=cmΔt=Q吸。1.汽油的热值是4.6×107J/kg,它的意思是(　　)
A.1 kg的汽油完全燃烧放出4.6×107J的热量
B.1 kg的汽油完全燃烧放出4.6×107J/kg的热量
C.燃烧1 kg的汽油放出4.6×107J的热量
D.燃烧1 kg的汽油放出4.6×107J/kg的热量【解析】选A。本题考查热值的概念。根据燃料的热值定义:
1 kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,可知A正确。因没指明是否完全燃烧,所以C、D错。热量的单位是J,不是J/kg,所以B错。2.煤炭是一种重要能源。区分优劣煤的最科学的办法是检测下列物理量中的(　　)
A.比热容 B.密度
C.热值 D.温度
【解析】选C。本题考查热值概念的应用。煤炭主要用来燃烧释放热量,区分煤的优劣主要看其热值的大小。 3.要提高热机的效率,下列哪种做法是不正确的(　　)
A.尽量保持机件之间良好的润滑
B.尽量减少机器的散热损失
C.尽量减少废气带走的能量
D.尽量减少曲轴传给飞轮的机械能【解析】选D。本题考查热机效率。热机的效率之所以低,主要原因是:排出的废气温度高,要带走很大一部分能量;散热损失一部分能量;克服摩擦做功损失一部分能量。因此提高热机的效率主要从以上三个方面入手,尽量减少废气带走的能量;尽量减少散热的损失和保持机件之间良好的润滑;尽量减少热机因克服摩擦做功而损失的能量,故A、B、C均对。如果减少了曲轴传给飞轮的机械能,那么热机难以完成除做功外的其他三个冲程,故D错误。4.甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q–m
图像如图所示,则甲、乙两种燃料的热
值q之间的关系是(　　)
A.q甲>q乙
B.q甲C.q甲=q乙
D.条件不足,无法判断【解析】选A。本题考查热值公式的理解。取相同质量m0，由
图可知，Q甲＞Q乙,因为q= ,则q甲＞q乙。5.为了比较酒精和碎纸片的热值,如图所示,用两同规格的烧杯中装有质量相等的水,取质量　　　　(选填“相等”或“不相等”)的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃它们分别给烧杯加热,直到酒精和碎纸片完全燃烧,通过比较　　　　　　　　　　,从而确定酒精和碎纸片的热值大小关系。【解析】本题考查探究燃料的热值大小关系。要应用控制变量法,取质量相等的水,质量相等的酒精和碎纸片,直到酒精和碎纸片完全燃烧后,比较温度计示数的大小,来比较酒精和碎纸片的热值大小。
答案:相等　温度计示数的大小6.汽车为人类文明作出了巨大贡献,但同时也对自然生态环境造成了污染,为减小汽车尾气对居民的危害,某市政府购进了不少以天然气为燃料的汽车作为公交车,成为这个市街头一个新的亮点。
(1)这种汽车的发动机在做功冲程中将内能转化为　　　　能;
(2)汽车使用天然气作燃料的优点是(写一条)__________________________________________________________________。【解析】本题考查燃料的利用和环境保护。内燃机的做功冲程是高温高压的燃气推动活塞运动,将燃气的内能转化为活塞的机械能,天然气具有方便、清洁、便于储存,热效率高,节省能源,燃烧后的产物只有二氧化碳和水,对环境污染小等优点。
答案:(1)机械　(2)节能(或环保等)7.某家庭需要将50 kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水,他们利用煤气灶烧水,需燃烧0.8 kg煤气。已知煤气的热值q=3.9×107J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)。求:
(1)50 kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量;
(2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量;
(3)煤气灶烧水的效率。【解析】本题考查热值和比热容的计算。
(1)此问考查对物体吸热的计算,根据吸热公式:
Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50 kg×(60℃-20℃)
=8.4×106J
(2)此问考查燃料燃烧放热的计算,则
Q放=qm煤气=3.9×107J/kg×0.8 kg=3.12×107J
(3)求煤气灶烧水的效率，需要计算出水吸收的热量和煤气燃
烧放出的总热量的比值，则η=
答案:(1)8.4×106J　(2)3.12×107J　(3)26.9% 找找你容易错在哪里?
10 kg的水,温度由10℃升高到20℃所吸收的热量是多少焦耳?如果这些热量由燃烧焦炭来提供,那么需要完全燃烧多少克焦炭?[c水=4.2×103J/(kg·℃),q焦炭=3.0×107J/kg]【学生自答】
Q吸=c水mt①
=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(20 ℃-10 ℃)
=4.2×105 J；
由题知，Q放=m焦炭q焦炭=Q吸=4.2×105 J，
需要焦炭的质量:m焦炭=
=0.014 kg②。
答案:4.2×105 J 0.014 kg【教师点评】
不同的符号下面有汉字标示,物理量表达清晰。
①公式错误:Q吸=c水m·Δt,“Δ”不能漏
②单位错误:没有注意最后的质量单位。 【标准解答】
水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=
4.2×103J/(kg·℃)×10 kg×(20℃-10℃)=4.2×105J;
由题知,Q放=m焦炭q焦炭=Q吸=4.2×105J,
需要焦炭的质量:
m焦炭=
=0.014 kg=14 g。
答案:4.2×105J　14 g