九年级物理上册（北师大版）同步导学案：第10章第6节 燃料的利用和环境保护

六、燃料的利用和环境保护
基础知识 基础技能
1．燃料的热值
(1)燃料燃烧时能的转化
现代社会中，人类使用的能量绝大部分是从燃 ( http: / / www.21cnjy.com )料的燃烧中获得的内能，燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，也就是常说的释放能量。
(2)燃料热值的意义
燃料的种类很多，由于燃料的成分不同，相同质 ( http: / / www.21cnjy.com )量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量也不同，在物理学中就用燃料的热值来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小，也就是我们俗话说的“燃料经不经烧”。
(3)定义
1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。
由定义可知热值的单位是“焦/千克”。
释疑点 何为“完全燃烧”
“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1 kg的某种燃料只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧放出的热量比热值就小。
【例1】 关于燃料的热值，下列说法正确的是(　　)
A．某种燃料完全燃烧放出的热量
B．1 kg某种燃料燃烧时放出的热量
C．1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量
D．燃烧的热值随燃料的质量多少而改变
解析：燃料的热值的定义是有条件的，即燃料的 ( http: / / www.21cnjy.com )质量是1 kg，燃烧情况要为完全燃烧，这样的燃料燃烧产生的热量才叫燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它与燃料的质量多少无关。
答案：C
2．燃料的有效利用
(1)影响燃料有效利用的因素
一是燃料不可能完全燃烧；二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。
(2)炉子的效率
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率。
现代化大型锅炉的效率可达90%以上，一般小型锅炉的效率只有60%左右。
(3)提高燃料利用率的方法
提高燃料的利用率是节约能源 ( http: / / www.21cnjy.com )的重要措施，把固体燃料磨成粉末吹进炉膛燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更充分，加大受热面积，可减小烟气带走的热量，这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。
(4)利用现代化工手段，将煤转化为煤气再进行燃烧利用，这样既可以提高燃料的利用率，又可以减少对环境的污染。
怎样提高炉子的效率和燃料利用率？
把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧， ( http: / / www.21cnjy.com )加大送风量，可使燃料燃烧得更充分，加大受热面积，可减小烟气带走的热量，这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。
【例2】 下列措施中不能提高锅炉的效率和燃料利用率的是(　　)
A．把煤磨成粉，用鼓风机吹进炉膛里燃烧
B．用各种方法加大受热面积，减少烟气带走的热量
C．再向炉膛里多加些煤，使其缓慢地燃烧
D．燃烧煤粒时加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧
解析：把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内 ( http: / / www.21cnjy.com )进行燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更充分，加大受热面积，可减小烟气带走的热量，这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施。而向炉膛里多加些煤，使其缓慢地燃烧却不能提高锅炉的效率和燃料利用率。
答案：C
3．燃料的利用带来的环境污染
(1)燃料的大量利用，使人类获得大量的内能，给人类文明带来进步，但同时也造成了环境污染，给人类带来危害，利用内能时主要对环境产生两大污染：
①废气污染。工业企业，交通运输工具 ( http: / / www.21cnjy.com )，家庭炉灶和取暖设备，它们都要利用煤、石油等燃料，以取得内能。应用内能时，它们排放的烟尘和废气是大气污染的主要来源。大气污染会直接危害人体健康，影响农作物的正常生长。
②噪声污染。利用内能的各种热机和由热机带动的各种机器工作时会产生大量的噪声污染，影响人类的正常生活，甚至危害人体健康。
(2)控制污染、保护环境。
对于内能利用的过程中造成的环境污染，可采取下列措施进行控制：
①改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，减少烟尘的排放量；
②采取集中供热，减少大气污染；
③普及煤气和天然气等气体燃料的使用；
④在内燃机的排气管上安装消声装置，减少噪声污染。
【例3】 下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是(　　)
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
解析：热机排出的尾气温度较高，具有大量的内能 ( http: / / www.21cnjy.com )；另外还有大量的能量损失，使热机的效率达不到100%；热机包括内燃机、火箭等，它们使用汽油、柴油、液氢做燃料；热机的大量使用会产生废气、噪音等，会造成环境污染。
答案：D
基础方法 基本能力
4．热值的物理意义
热值反映了所有能燃烧的物质 ( http: / / www.21cnjy.com )的一种性质，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。也就是说，热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等因素均没有关系。
【例4】 关于燃料的热值，以下说法中正确的是(　　)
A．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
B．燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
解析：燃料的热值是燃料本 ( http: / / www.21cnjy.com )身的一种性质，与燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关，只与燃料的种类有关，故A正确，C、D错误；热值的定义是1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，故B错误。
答案：A
思维拓展 创新引用
5．有关热值的计算
(1)如果用m表示燃料完全燃烧的质量， ( http: / / www.21cnjy.com )用q表示该种燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则Q放＝mq。其中m的单位是kg，q的单位是J/kg，Q放的单位是J。
(2)如果用V表示燃料完全燃烧的体积， ( http: / / www.21cnjy.com )用q表示该种燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则Q放＝Vq。其中V的单位是m3，q的单位是J/m3，Q放的单位是J。,　　【例5】 太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使500 kg的水温度升高30 ℃，那么这些水吸收的热量为________J，这些热量相当于完全燃烧________m3的天然气放出的热量。[天然气的热值取7×107 J/m3，水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]
解析：水吸收的热量为Q吸＝cm(t ( http: / / www.21cnjy.com )－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×500 kg×30 ℃＝6.3×107 J，天然气放出相同热量时有Q放＝Q吸＝Vq，得V＝＝＝0.9 m3。
答案：6.3×107　0.9
谈重点 热值计算中应用的公式
公式Q放＝mq、Q放＝Vq往往与Q吸＝cmΔt写成热平衡方程Q吸＝Q放或效率问题η＝，以此来解综合题。