沪科版 九年级 13.4热机效率和环境保护课件（30张PPT)

第十三章 内能与热机

第四节 热机效率和环境保护
2020年秋沪科版物理九年级上册精品课件
1 .能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向。
2 .对热机效率有初步认识，能大致说出提高热机效率的途径。
3 .能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响，能大致说出燃料内能的利用与人类社会关系。
4.能了解内能的利用和环境保护的关系，能激发起环境保护的意识。
学 习 目 标
新 课 引 入
柴薪
石油
煤炭
天然气
柴薪、煤炭、石油和天然气能给我们生活带来什么？
固体燃料
草木、煤炭等
液体燃料
石油、酒精、汽油等
气体燃料
煤气、天然气等
一、燃料的热值
各种燃料
新 课 讲 解
不相同，因为不同的燃料燃烧放出的热量的本领不相同。
用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，相同时间内水升高的温度相同吗？这说明什么？
想一想
答案
燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量和燃料的种类有关
大量实验表明：
1.同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比 。
2.相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。
什么是完全燃烧呢?
完全燃烧—— 就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。
总结
想一想
不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？
为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。
热值
想一想
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义为
1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义为1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
1.定义
2.单位及符号
3.意义
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。
热值的符号：q 单位：J/kg（或J/m3）
请从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。
思考：
柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？
(2) 3 kg 的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？
3.3×107J/kg×3kg=9.9×107J
q柴油=3.3×107 J/kg，1千克的柴油完全燃烧时放出的热量为3.3×107J
想一想
燃料完全燃烧时放出热量
想一想：500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量？
解：查表可知，汽油的热值：????=4.6×103J/kg
汽油质量：????=500g=0.5kg
完全燃烧时放出热量：
????=????????=4.6×103J/kg×0.5kg=2.3×103J
?
总结
燃料燃烧计算公式
固体和液体燃料：????=?????????
?
气体燃料：????=????????
?
2.完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量？
思考：
1. 1kg的干木柴热值和0.5kg干木柴热值是否一样？
1. 热值表中所列固体、液体、气体燃料的热值中，各找出一种热值最大的燃料，并说明它表示什么意思？
认识燃料热值表
2. 燃料没有完全燃烧，燃料的热值会不会发生改变？
25kg
一样
不改变
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。
二、热机效率
用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
燃料的
内能
④燃料不能完全燃烧
① 散热
②加热煤气灶壁
水吸收
的热量
③ 加热水壶
内燃机中能量损失：
　　对外做的用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值，叫做热机的效率。
④燃料不能
完全燃烧
有用机械能
燃料的
内能
②克服机器的摩擦
① 散热
③ 废气带走
常见热机的效率
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%~45%
提高热机效率的途径
①使燃料充分燃烧；
②尽量减少各种热损失；
③在热机的设计和制造上，采用先进的技术；
④使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。
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，因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，这部分能量远远小于总能量，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
三、环境保护
热机的发展和应用推动了社会的快速发展。热机在能的转化过程中会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中可能造成哪些环境污染。
热机的利用带来的环境污染
⑴废气污染
控制热机对环境的污染
⑵噪声污染
⑴ 控制废气排放总量；
⑵ 提高汽油、柴油的品质；
⑶ 开发污染少和无污染的新能源等；
⑷ 在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
总 结
热机排出的废气：①废气温度高于环境温度;②废气含有铅、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害物质。
燃烧
热值
机械能
燃料
内能
(化学能)
热机效率
有效利用
热量 散失
课 堂 小 结
环境污染
1. 关于燃料和热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
A
当 堂 检 测
2. 以下关于热值、内能和热量的说法中，正确的是（　　）
A．酒精灯内的酒精用去一半后，酒精的热值减小
B．温度相同的物体含热量也相等
C．热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
D．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增加
D
3．下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）
A．减少各种热损失
B．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦
C．充分利用废气的能量，如建热电站
D．采取少消耗总能量的办法
D
4.汽车发动机是典型的热机，随着生活水平的提高，汽车已逐渐进入百姓家庭，为人们的出行带来了方便，但汽车尾气的排放对环境造成了严重的破坏，下列控制汽车尾气的污染的措施中，不可行的是(　　)
A．制定严格排放标准　 B．推广无铅汽油
C．发展电动汽车 D．淘汰汽车
D
5.下列措施中，不能提高热机效率的是(　　)
A．改善燃烧条件，使燃料充分燃烧
B．采用新技术尽量减少各种热量损失
C．保证良好的润滑，减少传动部分的摩擦
D．选用热值较大的燃料
D
6.干木柴的热值是1.2×107J/kg，它的物理意义是__________________
______________________。如完全燃烧_________kg的干木柴，可以放出3.6×107J的热量。
放出的热量是1.2×107J
1kg干木柴完全燃烧
3
7.有一箱木炭，其质量是10kg，木炭热值为3.4×107J/kg。若用掉一半，剩下地木炭的热值为_________J/kg，燃烧剩下的木炭最多可放出热量_________?J。
3.4×107
1.7×108
8．一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占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%
9.某校教师组织兴趣小组调查学校使用的几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
【答案】（1）锅炉冒出大量的黑烟，煤不能完全燃烧；（2）锅炉周围的温度很高，说明向周围散失的热量太多。
改进措施：使用煤粉，加大送风量，改善燃烧情况，使燃烧更充分；在向外散热的地方采用隔热材料，防止散热。
再见
谢谢
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