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1、沪科版九年级物理上 第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护 它们都离不开燃料。 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。 一、内能的利用 n人类利用燃料燃烧获得了大量的内能，那 么人们是如何利用这些内能的呢？ 1、利用内能加热 n内能的一个重要应用就是直接用来加热物 体 n例如： n生火煮饭、生火取暖、暖气设备 n利用内能加热的本质：能量（内能）的转 移 给小区住户供暖的锅炉设备 上海浦东煤气厂 煤气厂球罐 煤气厂夜景 2、利用内能做功 n内能的另一个重要应用就是用来做功 n例如：汽车、火车、飞机、火箭、火电站 和热电站等 利用内能做功的实验 分析： n在这个实验中，燃料燃烧时的化学
2、能转化 为内能，传给水和水蒸气（利用内能加热 ），水蒸气把塞子冲出去（利用内能做功 ），内能转化为塞子的机械能 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，农村 还用草木等植物的秸杆作燃料。 你能列举一些常见的燃料吗？它们 分别属于哪一类？ 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。 在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧 时所放出的热量叫做燃料的热值。 热值的符号：q 单位：J/kg（J/m3） 固体和 液体燃 料 气体燃料 热值是反映燃料燃烧时化学能车化为
3、内能的本领的大小的物理量，同种燃料的 热值与燃料的质量无关。 Q=m q 质量m为的燃料完全燃烧释放的能量是： Q：燃料完全燃烧释放的热量 ：燃料的热值 ：燃料的质量 无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示1kg的煤在完全 燃烧时所放出的热量为3.4107J。 液化气的热值为4.9107J/m3，表示1m3的液化气在 完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。 请计算： 干木柴 烟煤 汽油 讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴 藏的化学能全部用来对外做有用功呢？ 由于机械传动等 ，克服摩擦所消 耗的能量 燃料很难全部燃烧， 燃料的化学能不能全 部释放 机械传热 损失一部 分能量 热机真正 转
4、变为对外 做功的部分 废气排出带走的能量 热机 中燃 料释 放能 量的 主要 走向 示意 图 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、热机效率：热机转变为有用功的能量与 燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机 效率。 提高热机效率的主要途径:减少热机工作中的各种能量损失. 具体方法: 首先要减少燃烧过程中的热量损失; 其次是要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. 各种热机的效率 : 蒸汽机 :6 15 汽油机：20 30 柴油机： 30 40 飞机上的喷气式发动机：50 60 W有 Q放 100% = 议一议 怎样提高
5、热机的效率？ 使燃料充分燃烧; 尽量减少各种热量损失； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩 擦阻力而额外消耗的能量。 想一想 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燃料条件的限制， 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%。 三、环境保护 热机为人类的发展做出丑了重大贡献，但 也带来了许多环境污染问题： 1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒 性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的
6、深部组织,引 起肺水肿等疾病而使人致死. 2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植 物的生长. 3.破坏土壤、植被、森林. 4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料. 5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性 地下水中高很多倍. 酸雨的危害 结束 讨论交流 如何保护我们的环境？ 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。 洛杉机光化学烟雾事件 首先，什么是光化学烟雾呢?氮氧化物、烃类等一次污染物 在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，生成臭氧(占产 物85%以上)、过氧乙酰硝酸酯、高活性
7、自由基、醛类、酮类和 有机酸等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物形成的混 合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有刺激性和很强的氧化性 ，可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。 洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50年代，发生于 美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山 ，处于50公里长的盆地中，一年有300天出现逆温(即大气层某 一高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这会阻 碍大气向上的对流扩散和污染物的扩散)，510月阳光强烈。 由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气 ，加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自1943年开始，形成 了多次光化学烟雾
8、事件。当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激 ，其中以1952年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉 痛、咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，导致近 400位65岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多 。 当堂检测反馈 1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均 月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克 ，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种 燃料中的热值最高的是( ） A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴 A 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有（ ） A、较小的质量 B、较小的密度 C、较大的比热容 D、较大的热值 D 3、热机
9、效率是指_的能量 与_之比。热机效率总 小于1，因为 a、_ b、_ c、_ d、_ 用来做有用功的能量 燃料完全燃烧放出的热量 燃料并未完全燃烧 废气带走一部分能量 零件之间摩擦，消耗部分能量 曲轴获得的机械能也没有完全用来对外做功 例1. 小明学习了有关热学的知识后，知道水的比 热容是4.2103 J/(kg)，他想估算一下自己 家每天烧水、做饭需要的热量。于是小明仔细 记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间 ，并把它折算成烧水时间，相当于每天将 30kg、20的水烧开 （1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？ （2）如果普通煤的热值是3107J/kg，从理论 上讲小明家每天烧水做饭需要多
10、少千克煤？ （3）若小明家每天实际用煤2kg，由此小明计 算出他家煤炉的效率是多少？你认为小明家煤 炉效率低的原因是什么？ 例2、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多 少。他从驾驶员师傅处了解到，该汽车100km耗 油约7。从书上查得汽油的热值q4.6107J/ ，他又测出在平直公路上，人用644N的水平 拉力可使汽车匀速前进。（空气阻力不计）求： 该小汽车行驶100km，消耗的总能量是多少？ 该小汽车匀速行驶100km，做的有用功是多少 ？ 该小汽车的效率是多少？ 若汽油充分燃烧，汽油燃烧放出的总能量转化成 了哪几种形式的能？ 3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号 柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴 油能放热 J，这些热通过柴油机的转化能对外 做有用功 J。 （柴油的热值为3.3107J/kg 4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为 3.0107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30% 被水吸收，则能使30kg 、20的水温度升高到多 少度？ 6.6107 1.98107 发射卫星的火箭燃料要体积小，重量轻，但发出的 热量要大，这样才能减轻火箭的重量，使卫星快速 地送上轨道。液体燃料放出的能量大，产生的推力 也大；而且这种燃料比较容易控制，燃烧时间较长 ，因此，发射卫星的火箭大都采用液体燃料。 体会与收获 通过学习,你有何体会与收获?
