湖北省天门市蒋湖中学九年级物理全册 14.2 热机的效率课件 （新版）新人教版.ppt

物理九年级第十四章内能的利用 14 2热机的效率 4 通过能量的转移和转化认识热机效率 1 从能量转化的角度认识燃料的热值 2 会应用热值进行简单的燃烧放热的计算 3 了解内能的利用在人类发展史上的重要意义 柴薪 煤炭 石油 天然气 从哪里获得内能 一 燃料及其热值 现代社会 人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能 例如 1 原始社会火的利用 2 现代社会取暖的方法 煤取暖 电取暖 3 电能的获得主要的方法是火力发电 1 燃料的分类 液化气 固体燃料 液体燃料 气体燃料 三种气体燃料的比较 1 天然气的主要成分是甲烷和氢气 无色 无味 热值高 燃烧充分 无杂质 2 液化气的主要成分是四碳以下的烃 无色 无味 热值低于天然气 有一定的杂质 长时间使用液化气厨房里的炊具 灶具显得有一层油状物 这是液化气燃烧时挥发出的一些有机物造成的 3 煤气主要是炼焦时产生的气体 它的主要成分是一氧化碳 还含有少量氢气如甲烷 它虽然也是无色 无味的 但却有毒 2 燃料的特点 1 能燃烧 2 燃烧是一种化学变化 在这一过程中 燃料的化学能转化为内能 左图图下一组数据是一个四口之家使用不同燃料燃烧时的月消耗量 燃料不同消耗量不同 探究 燃料燃烧放热与什么因素有关 是从木柴燃烧时放出的热量来的 思考1 5kg的木材和10kg的木材燃烧时放出的热量是否相同 这说明什么 讨论 将一壶水放在燃烧的木柴上加热 不久就升温了 现在 我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故 问 那么这些热量从何而来 燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关 同种燃料的质量越大 燃烧时放出的热量越多 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 思考2 用质量相同煤油 酒精 纸屑烧水 水升高的温度不相同 这说明什么 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 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 3 燃料的热值 1 定义 1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量 叫做这种燃料的热值 符号 q单位 焦 千克 j kg 2 对气体燃料 热值指的是1m3燃料完全燃烧放出的热量 单位 焦 立方米 j m3 热值反映了燃料的放热本领 热值越大 燃料的放热本领越强 一些燃料的热值 3 热值是燃料的一种特性 不同燃料 热值一般不同 热值只与燃料的种类有关 热值与燃料的质量 体积 是否完全燃烧 燃不燃烧等无关 汽油的热值为q汽 4 6 107j kg 其物理意义是 质量为1kg的汽油完全燃烧时放出的热量为4 6 107j 1 固体和液体燃料 q mq 2 气体燃料 q vq 4 燃烧放热的计算 由热值所表示的物理意义可得出 燃料燃烧放热计算公式 说明 式中m必须用kg为单位 v必须用m3为单位 解 查表可知 汽油的热值q 4 6 103j kgm 500g 0 5kg则汽油燃烧放热q mq 0 5kg 4 6 103j kg 2 3 103j 例1 500g汽油完全燃烧时可以放出多少热量 例2 把5kg40 的水烧开 需要完全燃烧多少kg的干木柴 已知干木柴的燃烧值为1 2 107j kg 外界为标准大气压 并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收 解 q吸 cm水 t t0 4 2 103j kg 5kg 100 40 1 26 106j因为q放 q吸 1 26 106j 所以干木柴质量 例3 完全燃烧140克焦炭 焦炭的热值为3 0 107j 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摄氏度 解 q放 m炭q 0 14kg 3 0 107j kg 4 2 106j q吸 q放 c水m水2 t t0 30 4 2 106j 4 2 103j kg 30kg t 20 解得 t 30 答 水温度升高到30 蒸汽机的效率6 15 汽油机的效率20 30 柴油机的效率为30 45 二 热机的效率 无用的机械能 想一想 燃气内能 损失的内能 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 热机中燃料释放能量的主要走向示意图 废气排出带走的能量 克服摩擦所消耗的能量 热机真正转变为对外做功的部分 机械传热损失一部分能量 燃料很难全部燃烧 燃料的化学能不能全部释放 热机的效率 1 定义 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比 叫做热机效率 2 公式 3 热机效率不高的原因 1 燃料的不完全燃烧2 气缸部件吸热后的热量散失3 废气带走的热量4 克服摩擦做功而消耗的能量 提高效率的方法 1 改善燃烧的条件 使燃料尽可能充分燃烧 如调节油气比 把固体燃料磨成粉末吹进炉膛燃烧 加大送风量 加大受热面积 2 尽可能减少各种热量损失 如减小烟气带走的热量 炉壁采用隔热材料等 3 定时保养 保证润滑4 利用废气的能量 如废气供暖等 4 提高热机效率 节约能源 减少污染 人类在大量燃烧煤 石油 天然气等燃料以获得大量内能的同时 也给人类生存的环境造成了很大的污染 带来了危害 大气污染不但直接有害人体健康 而且会影响植物的正常生长 甚至影响全球气候 燃料燃烧对环境的影响 燃料燃烧对环境的影响 热岛效应 在近地面温度图上 郊区气温变化很小 而城区则是一个高温区 就象突出海面的岛屿 由于这种岛屿代表高温的城市区域 所以就被形象地称为城市热岛 城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象 热岛成因的有四 一是城市人工建筑物的影响 如混凝土 柏油路面 各种建筑墙面等 这些人工建筑物吸热快而比热小 在相同的太阳辐射条件下 其表面升温快 二是人工热源的影响 工厂生产 交通运输以及居民生活每天都燃烧各种燃料 向外排放大量的热量 三是城市中绿地 林木和水体减少 缓解 热岛效应 的能力被削弱 四是大气污染 城市每天产生了大量的氮氧化物 二氧化碳和粉尘等排放物 这些物质会吸收热辐射 产生温室效应 引起升温 种草植树 增加水蒸气蒸腾吸热 修建人工湖 利用水的吸热本领强 来调节气温 1 在我国实施的西气东输工程中 西部地区的天然气被输送到缺乏能源的地区 天然气与煤相比 从热学的角度分析它突出的优点是 从环保的角度分析它突出的优点 2 关于热值 下列说法正确的是 a 燃料的热值与燃烧的情况无关b 容易燃烧的燃料 热值一定大c 煤的热值大于干木柴 燃烧煤放的热一定比柴多d 煤的热值大于干木柴 煤含有的热量比木柴多 热值高 燃烧充分 燃烧无杂质 污染小 a 3 杯中的某种液体燃料 倒掉一半后 对剩下的半杯液体描述不正确的是 a 热值减半b 密度不变c 质量减半d 比热容不变 a 4 关于热值的正确说法是 a 一车焦炭的燃烧值比一块焦炭的热值大 b 1克汽油的燃烧值比1车柴草的热值大 c 热值大的燃料完全燃烧时放出的热量多 d 以上说法都正确 b 5 下面说法不正确的是 a 燃料燃烧时 将化学能转化为内能b 人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的c lkg的某种燃料燃烧时放出的热量叫这种燃料的热值d 提高燃料的利用率是节约能源的重要措施 c 6 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 7 某内燃机 在做功冲程中 燃料在汽气缸内燃烧放出的总热量为10000j 其中 因为热辐射等散失了2000j 被废气带走了5000j 则 燃气对活塞做的功为j 该内燃机将内能转化为机械能的效率为 8 小林特别喜欢吃 糖炒栗子 他看到人们在炒栗子的时候 往锅里加了一些 砂子 来炒 填塞了栗子间的空隙 过一会儿 炒熟的栗子又香又甜 他知道这是通过的方式来改变栗子内能的 同时 燃烧焦炭是把焦炭的能转化能 但是他不知道放 砂子 的用处 你能猜出用砂子炒栗子的好处吗 写出一个 3000 30 热传递 化学 内 使栗子均匀受热 不致烧焦 b a 10 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 11 某校兴趣小组调查学校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 1 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 2 要减少烟气带走的热量 可以采用什么办法 答 1 锅炉效率低的原因 锅炉冒出大量的黑烟 说明煤燃烧不完全 锅炉周围的温度很高 说明锅炉向周围散失的热量太多 2 改进措施 尽量使燃料燃烧充分 利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热 综合利用内能 12 某学校一天需供应开水100kg 过去采用燃煤的锅炉烧水每天需烧煤30kg 若水的初温为200c 煤的热值3 4 107j kg 试求 锅炉的效率 现在要求取缔这种锅炉 你认为使用这种锅炉的主要害处是什么 解 水吸收的热量为 q吸 cm t t0 4 2 103 100 100 20 j 3 36 108j 煤完全燃烧放出的热量