13.4-《热机效率和环境保护》学习(共36张PPT)课件

第十三章第四节,热机效率与环境保护,第一课时,学习目标（1）知道燃料在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为内能。（2）从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的能力不同，建立热值的概念。（3）能说出热值的单位及所表示的物理意义。（4）会查燃料的热值表。能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。,人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能,它们都离不开燃料,思考：你们家里做一顿饭烧木柴和烧液化气哪个用的质量多？zxxk,不同燃料燃烧释放出能量的能力是不同的,一、常见的燃料：,煤、石油、天然气、木材或植物秸秆等,燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程,二、燃料的共同特点：,单位：J/kg,一.燃料的热值,为了研究不同燃料燃烧释放能量的能力的不同的特性,公式：,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。,或J/m3（气体）,Q,m,热值用字母：q表示,q=,强调（1）热值定义中：注意“必须完全燃烧”；（2）热值是燃料的重要特性，反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小。只与燃料的种类有关，与质量和是否完全燃烧无关。,1kg的干木柴完全燃烧释放出1.2107J的热量；那么质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？,或：Q=Vq,燃料完全燃烧释放的热量,燃料的质量,燃料的热值,燃料的体积,请同学们阅读教材51页“常见燃料的热值”，并从表中查出“干木柴”、“烟煤”、“液化石油气”的热值，说说它们表示的意义？Zxx，k,(1)干木柴的热值为1.2107J/Kg，,(2)液化石油气的热值为4.9107/Jm3，,5、热值是燃料的一种特性。只与燃料的种类、有关，与燃料的质量、体积等均无关。,常见燃料的热值,【观察】查热值表，你有什么发现？各表示什么物理意义？,4、燃料的热值物理意义,(1)J/kg：表示1Kg某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？,(2)Jm3：表示1m3某种燃料完全燃烧放出的热量为多少焦耳?,无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示：,液化气的热值为4.9107J/m3，表示：,1kg的无烟煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4107J。,1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。,单位；公式：变形公式：Q=mq或Q=Vq,J/kg（固体、液体）J/m3（气体）,1、热值：,定义：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。热值用q表示。,课堂笔记,q=,Q,m,求质量：m=,Q,求体积:v=,Q,q,q,2、燃料的热值物理意义,(1)J/kg：表示1Kg某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？,(2)Jm3：表示1m3某种燃料完全燃烧放出的热量为多少焦耳?,3、热值是燃料的一种特性。只与燃料的种类、有关，与燃料的质量、体积等均无关。,例1：计算5Kg汽油完全燃烧释放的热量。（q=4.6107J/Kg）,已知：,m=5Kg,q=4.6107J/Kg,求:,Q,解:,Q=mq=5Kg4.6107J/Kg=2.3108J,答:完全燃烧释放的热量为2.3108J,例2：在1个标准大气压下，将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1.2107J/kg，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）,分析：利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸收多少热量，（解题时应注意在1个标准大气压下，水的沸点是100，即水烧开时的温度为100），再利用Q吸=Q放和燃料的燃烧值求干木柴的质量,因为Q吸=Q放=1.26106J所以干木柴质量,解：,Q吸=Cm(t2-t1),=4.2103J/(kg)5kg(100-40),=1.26106J,放,解：（1）Q吸=cmt=4.2103J/(kg)40kg25=4.2106J；（2）Q吸=Q放,又Q放=mqm=Q放/q=4.2106J/3107J/kg=0.14kg,练习：1、太阳能热水器内有40kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了25，求：（1）水吸收的热量？（2）这些热量相当于完全燃烧多少kg的焦炭放出的热量q焦炭=3107J/kgC水=4.2103J/kg.,当堂检测反馈,1、四口之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,当堂检测反馈,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、有关热值的概念，下列说法中正确的是()A、燃料完全燃烧时，它的热值最大B、没有燃烧的燃料，热值等于零C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大D、燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。,D,4、无烟煤的热值大于干木柴的热值，则()A、烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多B、要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量C、烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多D、煤比木柴含有的热量多,B,学习目标二,掌握热机效率的计算方法，了解提高热机效率的方法,1、阅读课本P51-P52页，划出重点知识。2、时间5分钟。3、知道什么叫热机效率。4、交流讨论回答影响热机效率的因素并提出改进的方法。,自学指导,第二课时,自学检测二,1._是热机效率。2.影响热机效率的因素_3.提高热机效率的方法有哪些.4.热机效率的计算公式.5.燃料燃烧的危害.,交流与讨论：热机工作时，能不能把燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功？,1、部分燃料未完全燃烧,2、克服摩擦消耗能量,转变为对外做有用功的能量,4、机械传热损失能量,3、废气排出带走能量,热机效率：,热机工作时，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。,炉子的效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,w有/Q总100,Q有/Q总100,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;（让燃料充分燃烧）,其次是减小机械摩擦以减少机械损失.（如选用优良的润滑材料）,再次是要尽量简化机械传动部分,以减少机械损失.,议一议：怎样提高机械效率？,提高热机效率的方法：（1）尽量让燃料充分燃烧；（2）设法利用废气的能量；（3）减少能量损失；（4）保证良好的润滑。,想想看：热机的效率能达到100吗？为什么？,不能。因为热机在工作过程中一定有能量损失。,请同学们阅读教材52页倒数第二段，了解各种热机的效率。,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.Zxx。k3.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,环保措施：1、加强立法，控制人为污染2、改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放3、推广、普及“环保型能源”4、人口密集区采取集中共热，提高燃料利用率5、种植绿色植物，净化空气,4.热机效率：,热机工作时，对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。,100,课堂笔记,w有,Q总,5.炉子的效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,100,Q有,Q总,_,6.提高热机效率的方法：（1）尽量让燃料充分燃烧；（2）设法利用废气的能量；（3）减少能量损失；（4）保证良好的润滑。,1、在一标准大气压下，质量是0.1kg的酒精完全燃烧放出的热量有40被5kg、50的水吸收。那么水温度升高到多少？水未烧干q酒精=3107J/kg,解：酒精完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.1Kg3107J/Kg=3106J，其中被水吸收的热Q吸=3106J40%=1.2106J，,由Q吸=C水m水t得：t=Q吸/（C水m水）=1.2106J/（4.2103J/（Kg）5Kg）57由t=t2-t1得水的末温t2=t+t1=57+50=107。在一标准大气压下，水的沸点是100，水温度升高到100,2、用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23的水沸腾，该城市水的沸点为93，求：水吸收的热量；若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少?【C水=4.2103J(kg)】,解（1)Q吸=Cm(t2-t1)=4.2103J(kg)4kg(93-23)=1.176106J,（2）Q吸=70%Q放Q放=Q吸/70%=1.176106J/70%=1.68106J,3.晴天垂直于题太阳光的地球表面上接收到太阳的热辐射能量约J=1.26103J/m2.s。太阳能热水器的集热管接收太阳辐射能的面积S=1.5m2，如果热水器中盛有40kg、10的水，在太阳照射下使水温上升30需要多少时间？（热水器的效率为50%）,解（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）40kg30=5.04106J,（2）Q吸=50%Q放Q放=Q吸/50%=1.008107J又Q放=JStt=Q放/JS=1.008107/(1.261031.5)=5333(S),4、某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料已知柴油机的效率是40，柴油的热值是4107Jkg，用此装置将一块重为3200N的建筑材料提升5m。历时4s，消耗的柴油为4g（1）4g柴油完全燃烧放出多少热量？柴油机的输出功率多大？（2）提升这块建筑材料做的有用功是多少？整个装置的效率多大？（3）请对该工地采用此装置施工的合理性进行评价,已知：柴40%，q=4107J/kg,G=3200N，h=5m,t=4s,m柴=4g=410-3kg,求：（1）Q放；P出；（2）W有；总；（3）评价,解：（1）Q放=m柴q=410-3kg4107J/kg=1.6105J,由Q有/Q放100得：,Q有Q放=40%1.6105J=6.4104J,P=Q有/t=6.4104J/4s=1.6104w=16Kw,(2)W有=Gh=3200N5m=1.6104J,=W有/Q放100=1.6104J/1.6105J=10%,1、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是()A、尽量使燃料充分燃烧B、尽量增加热机的工作时间C、尽量减少废气带走的热量D、尽量减少热机部件间的摩擦,B,课堂练习,2、一个含0.6kg无烟煤的蜂窝煤，能将9kg、20的水烧开（一个标准大气压下），而0.6kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的不同，若q无烟煤=3.41