沪科版物理九年级第十三章内能与热机第四节热机效率和环境保护（35张ppt）

(共36张PPT)
第十三章
内能与热机
沪科版物理九年级（全一册）
第四节
热机的效率和环境保护
柴薪
煤炭
石油
天然气
【想想议议】从哪里可以获得内能？　
燃料的燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。
固体燃料
液体燃料
气体燃料
燃料可分为三种
〖请你说说〗日常生活中常用到的燃料有哪些？
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，还用草木等植物的秸杆作燃料。
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。
用柴烧水
用煤球烧水
用天然气烧水
用不同的燃料把水烧开，需要的时间不同。
不同燃料在燃烧时所放出的热量是不同的。
燃料的热值
【提出问题】不同燃料的放热本领相同吗？怎么比较它们谁的放热本领强呢？
【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。
实验方法
控制变量法和转换法
大量的实验事实证明，
燃烧相同质量的不同燃料，
放出的热量是不同的。
我们用热值这个概念来
表示燃料放出热量的本领。
热值：
某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比。
定义式：
q:
燃料的热值
Q：燃料完全燃烧放出的热量
m:
燃料的质量
热值单位：焦每千克；符号：J/kg。
气体燃料：J/m3。
物理意义：
热值在数值上等于1
kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义）
煤油
4.6×107
木炭
3.4×107
汽油
4.6×107
无烟煤
3.4×107
氢气
1.4×108
石油
4.4×107
焦炭
3.0×107
天然气
4.4×107
柴油
4.3×107
烟煤
2.9×107
煤气
3.9×107
酒精
3.0×107
干木柴
1.2×107
气体（
J/m3
）
液体（
J/kg
）
固体（
J/kg
）
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）、是否完全燃烧无关。
热值的物理意义
木炭:
3.4×107J/kg
物理意义:
煤气:
3.9×107J/m3
物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9×107J
火箭为什么用液态氢做原料？
因为氢气的热值很大
1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J
Q：燃料完全燃烧释放的热量
ｑ：燃料的热值
ｍ：燃料的质量、V：燃料的体积
计算热量公式：
Q放=mq
（液体和固体）
Q放=Vq
(气体)
根据热值表，计算一下10t氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？
　　氢的热值是1.4×108
J/kg
放出热量：Q
=
qm
=1.4×108
J/kg×
10×103
kg
=1.4×1012
J
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少t干木柴？
　　干木柴的热值1.2×107
J/kg
需要干木柴：
约120t干木柴与10t氢完全燃烧放出的热量相当。
【想想议议】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？
废气内能
散热损失
机械损失
有用机械能
高温高压
燃气
燃料完全燃烧放出的能量
现实中：
1、燃料很难完全燃烧
实际放出热量
<
计算热量
2、有效利用热量
<
放出热量
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，叫做热机的效率。
公式
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%
能量损失、热机效率不高的原因:
1）燃料的不完全燃烧
2)燃烧产生的热量被机器散发（热量直接散失）
3)克服摩擦做功而消耗的能量
4)废气带走的热量
【思考】如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
1
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
2
改进热机，减少各种能量损失；
3
利用废气的能量。
【例题】某汽车的输出功率是60kW，正常行驶的速度为54km/h，汽车内燃机的效率是25%，该汽车要是行驶108km，要消耗多少kg的汽油？（汽油的热值4.6×107J/kg）
分析：（1）要计算出消耗的汽油质量，根据Q=mq可知，需要求出消耗的汽油完全燃烧释放的热量。
（2）又根据
可知，需要求出汽车行驶过程中做的有用功；
（3）又根据W=Pt可知，需要求出汽车行驶的时间；
（4）汽车行驶的时间t可由速度公式求出。
环境保护
煤、石油、天然气等燃料的利用，使人们获得大量内能，给人类文明带来进步。同时也造成环境污染，给人们带来危害。
造成污染的主要物质有：燃料里含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、氮氧化物等，燃烧不完全还会产生一氧化碳和粉尘。
环境保护
全世界因使用燃料，每年排入大气中的有害物质，包括粉尘、二氧化硫等，达几亿吨之多！
大气污染不但直接有害人体健康，而且还会影响植物的生长，甚至影响全球的气候。大气中的二氧化碳和氮氧化物经化学变化溶于水后，会产生酸雨，危害农作物、森林和湖泊中的生物。
热机对环境的影响
1.热机对大气的影响（大气污染）。
（1）产生有毒气体。
（2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。
（3)
产生粉尘。
2.热机产生噪声（噪声污染）。
大气污染
大气污染对植物的危害
酸雨的形成
保护环境采取的措施
①改进燃烧设备，消除烟尘
②提高燃料的综合利用率，集中供暖
太阳能
风能
地热能
水能
③充分开发利用无污染能源
④大力植树造林
⑤在内燃机排气管上安装消声器，减小噪声污染