13.4 热机效率和环境保护.ppt

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1、它们都离不开燃料。它们都离不开燃料。燃料燃烧的过程是燃料燃烧的过程是化学能化学能转变为转变为内能内能的过程。的过程。固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料燃料可分燃料可分为三种为三种请你说说请你说说日常生活中常用到的燃料有哪些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。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？它们分你能列举一些常见的燃料吗？它们分别属于哪一类？别属于哪一类？为了研究燃料释放热量的能力为了研究

2、燃料释放热量的能力，在，在物理学中，把某种燃料在物理学中，把某种燃料在完全燃烧完全燃烧放出放出的热量与所用该燃料的质量之比叫做这的热量与所用该燃料的质量之比叫做这种种燃料的热值燃料的热值。热值的符号：热值的符号：q 单位：单位：J/kg （J/m3）固体和液固体和液体燃料体燃料气体气体燃料燃料 质量相等的不同燃料在完全燃烧时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。（见图所放出的热量是不同的。（见图13-13-2020）q=Q/m或或q=Q/V Q=mq质量质量m为的燃料完全燃烧释放的能量是：为的燃料完全燃烧释放的能量是：Q：燃料：燃料完全燃烧完全燃烧释放的热量释放的热量：燃料的热值

3、：燃料的热值：燃料的质量：燃料的质量V：燃料的体积燃料的体积 热值是反映燃料燃烧时化学能转热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小的物理量，化为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同种燃料的热值与燃料的质量无关。Q=Vq干木柴的热值为干木柴的热值为1.2107J/kg，表示表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的煤在完全燃烧时所放出的热量为的热量为1.2107J。液化气的热值为液化气的热值为4.9107J/m3，表示表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的的液化气在完全燃烧时所放出的热量为热量为4.9107J。烟煤的热值为烟煤的热值为2.9107J/kg，表，表示示1kg的

4、煤在完全燃烧时所放出的煤在完全燃烧时所放出的热量为的热量为2.9107J。由表可知，为什么火箭用氢气作燃料由表可知，为什么火箭用氢气作燃料？因为氢气的热值比较大。例题：计算计算4Kg柴油完全燃烧释放柴油完全燃烧释放的热量。的热量。已知：已知：m=4Kg，q=3.3X107J/Kg求：求：Q解：解：Q=mq =4KgX3.3X107J/Kg =1.32X108J答：答：4Kg柴油完全燃烧释放的热量为柴油完全燃烧释放的热量为1.32X108J。请计算：干木柴干木柴烟煤烟煤汽油汽油Q=cQ=c水水m m（t t2 2-t-t1 1）=4.2=4.210103 3J J(kg(kg)X100KgX)X

5、100KgX（1001000 0C-C-20200 0C C）=3.36=3.3610107 7J Jm m木木=Q=Qq q木木=3.36X10=3.36X107 7J J（1.21.210107 7J/kgJ/kg）=2.8Kg=2.8Kgm m煤煤=Q=Qq q煤煤=3.36X10=3.36X107 7J J（2.92.910107 7J/kgJ/kg）=1.16Kg=1.16Kgm m油油=Q=Qq q油油=3.36X10=3.36X107 7J J（4.64.610107 7J/kg)J/kg)=0.73Kg=0.73Kg由由Q=mqQ=mq得得讨论交流讨论交流：热机工作时，能不能将

6、燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？克服摩擦所克服摩擦所消耗能量消耗能量废气排出废气排出带走能量带走能量机械传热机械传热损失能量损失能量部分燃料未部分燃料未完全燃烧完全燃烧热机热机中燃中燃料释料释放能放能量的量的主要主要走向走向示意示意图图转化为转化为对外做对外做有用功有用功的能量的能量由图可知，真正能转变为对外做有用由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只燃料燃烧时所释放能量的功的能量只燃料燃烧时所释放能量的一部分。一部分。热机运转中，对外做的热机运转中，对外做的有用功有用功与燃料与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为完全燃烧释放的能量的比值称为热机热机效率效率，即：，即：W有有Q放放1

7、00%=议一议议一议怎样提高热机的效率？怎样提高热机的效率？使燃料充分燃烧使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失；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；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。擦阻力而额外消耗的能量。想一想想一想热机的效率能达到热机的效率能达到100%吗？为什么？吗？为什么？不能达到不能达到100%，因为热机中可用于，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的能量的一部分，因为各种热

8、量损失以燃料条件的限制，这部分能量远远小于总能料条件的限制，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，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于量的比值必然小于1，即热机效率小于，即热机效率小于100%。环境保护环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题：带来了许多环境污染问题：1.1.对人体健康的直接危害对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织可以侵入肺的深部组织,引引起肺水肿等疾病而使人致死起肺水肿等疾病而使人致死.2.2.引

9、起河流、湖泊的水体酸化引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植严重影响水生动植物的生长物的生长.3.3.破坏土壤、植被、森林破坏土壤、植被、森林.4.4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.5.5.渗入地下渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍地下水中高很多倍.酸雨的危害如何保护我们的环境？如何保护我们的环境？1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;2.集中供热；集中供热；3.改用气体燃料，普及煤气和天然气；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

10、能源。充分开发利用污染少和无污染的新能源。讨论交流讨论交流洛杉机光化学烟雾事件洛杉机光化学烟雾事件首先，什么是光化学烟雾呢首先，什么是光化学烟雾呢?氮氧化物、烃类等一次污染氮氧化物、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(占产物占产物85%以上以上)、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、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、有刺激性染物形成的混合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有

11、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。危害。洛杉机光化学烟雾事件是指洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至年代初期至50年代，发生年代，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，处于依山，处于50公里长的盆地中，一年有公里长的盆地中，一年有300天出现逆温天出现逆温(即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变。这会阻碍大气向上的对流扩散

12、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、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事件。当地居民纷纷年开始，形成了多次光化学烟雾事件。当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激，其中以反应有眼睛或喉咙刺激，其中以1952年的一次最为严重，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，导致近重者心肺功能衰竭，导致近400位位65岁

13、以上老人死亡。此外，岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多。植物大面积死亡，车祸增多。练习练习1、四口这家分别单独使用不同种类、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：木的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约柴约200千克，烟煤约千克，烟煤约80千克，千克，液化石油气约液化石油气约30千克，煤气约千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的千克。这四种燃料中的热值最高的是是(）A、液化石油气、液化石油气B、煤气、煤气C、烟煤、烟煤D、木柴、木柴A练习练习2、航天工业中的火箭是用液态氢作、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（为燃料的，这是因为液态氢具有

14、（）A、较小的质量、较小的质量B、较小的密度、较小的密度C、较大的比热容、较大的比热容D、较大的热值、较大的热值D3、柴油机是工农业生产中常用的热、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机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧，在柴油机内完全燃烧2千克千克柴油能放热柴油能放热 J，这些，这些热通过柴油机的转化能对外做有用热通过柴油机的转化能对外做有用功为功为 J。（柴油的热值为（柴油的热值为3.3107J/kg6.61071.981074、完全燃烧、完全燃烧140克焦炭（焦炭的克焦炭（焦炭的热值为热值为3.0107J/kg)能放出多能放出多少热量？若这些热量的少热量？若这些热量的30%被水被水吸收，则能使吸收，则能使30kg、20的水的水温度升高到多少度？温度升高到多少度？5 5、若若要要将将2.5kg2.5kg初初温温为为2020的的水水加加热热 到到 80,80,至至 少少 需需 要要 燃燃 烧烧 _m_m3 3 的液化气的液化气 水水的的比比热热容容是是4.24.210103 3J/J/(kgkg),液液化化气气的的热热值值是是5.05.010107 7J/mJ/m3 3 P53-54：1-5题题