13.4热机效率和环境保护—沪科版九年级物理全一册课件（25张PPT）

?燃料的种类：
　固体燃料　如：干柴　煤等　
　液体燃料　如：汽油　柴油　酒精等
　气体燃料　如：氢气　天然气等
?燃料燃烧过程：化学变化
　　　燃料的化学能转化为内能
所需燃料的质量相同吗？
如何表示燃料的放热本领？
　　某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
1．热值是表示燃料放热能力的物理量
（1）定义
（2）表达式
　　（3）单位
国际单位：焦每千克；符号：J/kg。
　　气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。
二. 不同燃料的热值一般不同，它是个特性。
②.不同燃料的热值也可能相同
④.应用：火箭用液态氢做燃料的原因是：氢的热值大
①.不同燃料的热值一般不同
③.柴油的热值是3.3×107J/kg，其物理意义是：1kg柴油完全燃烧释放出3.3×107J的热量。
　　（4）物理意义：
汽油的热值是4.6×107J/kg，表示的物理意义是1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。
一.热值
例1：燃料的质量越大，其热值就越大（　　）
例2：燃料燃烧越充分，其热值就越大（　　）
例3：一瓶酒精例掉一半后，其质量＿＿＿，密度＿＿＿，比热容＿＿＿，热值＿＿＿＿。
①热值反映了燃料燃烧时放热的一个特性
②它的大小只与燃料的种类有关，与实际燃烧情况无关（例：燃料的 质量、体积、形状、是否完全燃烧等无关）
×
×
减半
不变
不变
不变
③不能说： ⑴热值与热量成正比
⑵热值与质量成反比
只能说：⑴热量与质量成正比
⑵热值与热量（质量）无关，
　　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
练一练
C
1．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　）
Ａ．热值越大，燃烧时温度就越高．
Ｂ．热值越大，燃烧时放出热量就越多．
Ｃ．燃料的质量越大，热值就越大．
Ｄ．燃料的热值与燃料的质量无关．
2．用液态氢作火箭的燃料，主要是因为　　　　液态氢的
Ａ　密度小　　　Ｂ　比热容小
Ｃ　热值大　　　Ｄ　质量小
（　）
Ｄ
C
跟踪训练
三．燃料燃烧公式：
Ｑ＝Vq（气体）
Ｑ＝mq
例题1：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。
（柴油的热值是4.3x107J/ kg）
解：
Ｑ=mq
=4kgX4.3x107J/ kg
=1.72x108J
例题2：3m3的煤气完全燃烧可放出多少热量？
解：煤气的热值是q=1.8x107J/ m3
Ｑ=Vq
=3m3X1.8x107J/ m3
=5.4x107J
答： 3m3的煤气完全燃烧可放出5.4x107J热量．
课堂练习
【例1】干木材的热值是1.2×107J/kg，它的物理意义是____________________．要放出3.6 × 107J的热量，需要完全燃烧__________kg的干木材．
解析：其物理意义是：1kg干木柴完全燃烧放出1.2×107J的热量。
由Q放=qm得：
　　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·℃)。
练一练
　　Q = mq=0.7kg× 1.2×107 J/kg = 8.4×106 J
　　m =
Q
c(t -t0)
8.4×106 J
4.2×103 J/(kg·℃)×(70 ℃-20 ℃)
　　 =
　　 = 40 kg
=4.2×103J/(kg · ℃)×100kg×80℃
=3.36×107J
解：100kg水吸收的热量为
Q吸=cm⊿t
由Ｑ放＝mq 得
所需干木柴的质量为
m木=
Q放
q木
=
3.36×107J
1.2×107J/kg
=2.8kg
=4.2×103J/(kg · ℃)×100kg×80℃
=3.36×107J
解：100kg水吸收的热量为
Q吸=cm⊿t
由Ｑ放＝mq 得
所需烟煤的质量为
m煤=
Q放
q煤
=
3.36×107J
2.9×107J/kg
=1.16kg
=4.2×103J/(kg · ℃)×100kg×80℃
=3.36×107J
解：100kg水吸收的热量为
Q吸=cm⊿t
由Ｑ放＝mq 得
所需汽油的质量为
m油=
Q放
q油
=
3.36×107J
4.6×107J/kg
=0.73kg
燃料很难全部
燃烧，燃料的化学
能不能全部释放
废气排出带走的能量
由于机械传动等，克
服摩擦所消耗的能量
机械传热损失的能量
真正转变为
对外做有用
功的能量
由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分
　　1．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的总能量之比，叫做热机的效率。
无用的机械能E2
有用机械能E3
二、热机的效率　
想一想
燃气内能E
损失的内能E1
η =
E3
E
?热机的效率总小于100%
η =
E有
E总
综合练兵：在观察水沸腾实验中，用酒精灯将烧杯中250g，60℃的水加热到沸腾，共用去2.5g酒精，（在一个标准大气压下，q酒精=3.0×107J/kg）
求：①酒精完全燃烧放出的热量为多少，
②水吸收的热量为多少？
③酒精灯的加热效率为多少？
解：①酒精完全燃烧放出的热量为
Q放=mq
=2.5×10-3kg×3×107J/kg
=7.5×104J
②水吸收的热量为
Q吸=cm⊿t=cm （t2-t1））
=4.2×103J/(kg · ℃)×0.25kg×（100℃－60℃）
=4.2×104J
③酒精灯的加热效率为
η=
Q吸
=
4.2×104J
7.5×104J
= 56﹪
Q放
某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功。
（2）则该专用车的热机效率是多少？
解：
（1）牵引力做的功W＝Fs＝fs＝3.0×103N×5.6×103m
＝1.68×107J
（2）消耗燃油的质量：m＝ρV
＝ 0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3
＝1.2kg
燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝1.2kg×4×107J/kg
＝4.8×107J
热机效率η＝W/Q ＝1.68×107J /4.8×107J ＝35%
3、提高热机效率的主要途径
(1)尽可能使燃料充分燃烧
(2)减少热量损失；
(3)尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少机械损失。
?热机的效率能提高到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，即热机效率总小于100%。
燃料燃烧排放的烟
尘使大气十分浑浊
汽车排放大量
的尾气到空气中
排放的二氧化硫、
二氧化碳和氮氧化合物
还会形成酸雨
酸雨危害植物
燃料燃烧对环境的影响
五.热机对环境的污染：大气污染和噪声污染
洛杉矶光化学烟雾事件
【总结】
1．燃料的热值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值用q表示，的单位是J/kg。气体燃料的热值单位通常用J/m3。
2．热机效率：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即η=W有/(mq)．
3．环境保护
η =
E有
E总