13.4 热机效率和环境保护 课件 (共23张PPT) 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

(共23张PPT)
第十三章 内能与热机
第4节 热机效率和环境保护
新知导入
观察与思考
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。
学习目标
生活中我们可以使用哪些燃料？
该如何分类？
固体燃料
液体燃料
气体燃料
木炭、煤等
汽油、酒精等
煤气、天然气等
新知学习
知识点一：燃料的热值
观察与思考
（1）1kg的干木柴和10kg的干木柴在同样燃烧时，放出的热量是否相同？
（2）相同条件下，1kg干木柴和1kg煤，哪一种燃料能烧开更多的水？
（3）1kg的干木柴完全燃烧和未完全燃烧时放出的热量是否相同？
不相同
煤能烧开更多的水
不相同
思考
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。
物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
国际单位：焦每千克，符号是J/kg。
固体或液体燃料完全燃烧放出的热量的计算公式为Q=qm，气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为Q=qV。
归纳与小结
常见燃料的热值
燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1) 燃料 热值q/(J·kg-1)
干木柴 1.2×107 酒精 3.0×107 氢气 1.4×108
烟煤 2.9×107 柴油 4.3×107 甲烷 5.6×107
无烟煤 3.4×107 汽油 4.6×107 乙烷 5.2×107
焦炭 3.0×107 煤油 4.6×107
木炭 3.4×107 原油 4.4×107
注意
1.物理意义： 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
火箭采用液态氢作为燃料，是因为单位质量的液氢完全燃烧后所放出的热量是目前人来能找到的燃料中最高的；而火箭是用来往天上打的，能量越大，就飞得越高，又因为其质量小，这样所带的有效载荷就大，氢气燃烧后的产物是无污染的水，所以用液氢作推进剂。
观察与思考
根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？氢的热值是1.4×108 J/kg
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？干木柴的热值1.2×107 J/kg
放出热量Q = qm
=1.4×108 J/kg× 10×103 kg
=1.4×1012 J
需要干木柴
约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
交流与讨论
1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？
2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
不能
不能
观察与思考
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？
1、部分燃料未完全燃烧
2、克服摩擦消耗能量
转化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
知识点二：热机的效率
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫作热机的效率。
热机的效率是热机性能的重要指标。
归纳与小结
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%~40%
知识与拓展
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.设法利用废气的能量，提高燃料的利用率。
加大与氧气的接触面积
提高热机效率途径
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。
知识点三：环境保护
1.热机的利用带来的环境污染主要有大气污染和噪声污染。
2.燃料造成大气污染的主要原因是：燃料中有杂质，燃烧会生成二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳等有害气体和粉尘。
3.为了保护环境，人们采取措施，减少废气和粉尘的污染以及噪声污染。
保护的环境的措施：
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;
2.集中供热；
3.改用气体燃料，普及煤气和天然气；
4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。
热机效率和
环境保护
1.某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热量的计算公式是:Q= mq
2.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,叫热机的效率。
3.了解热机使用会污染环境，要控制热机对环境造成的污染。
课堂总结
C
1.对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 )
A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比
B.燃料没燃烧时就没有热值
C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关
D.容易燃烧的燃料热值一定大
课堂练习
2．已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
　　Q = 1.2×107 J/kg×0.7 kg = 8.4×106 J
　　m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
3. 关于热机效率，下列说法正确的是 (　　 )
A.热机效率越高，即热机做的有用功多
B.热机效率越高，即热机的功率越大
C.要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑
D.提高热机效率，有利于环保减排
C D
4．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占25％，废气带走的能量占30％，摩擦等机械损耗占10％，则内燃机的热机效率为_________。
35%
5.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是(　　)
A．热机的大量使用会造成环境污染
B．所有的热机都是用汽油作为燃料
C．汽车排出的尾气都是有毒气体
D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
A