第四节 热机效率和环境保护 【2022年版课标要求】 从能量转化的角度认识燃料的热值。 【重点难点】 重点:燃料的热值、热机效率。 难点:热机燃料的走向、提高热机效率的途径、热机的应用与环境的关系。 【教学准备】 教师准备:多媒体课件、木柴、烟煤、焦炭、汽油、柴油、酒精、液化石油气(打火机中装有)等燃料样本,布置学生课前进行有关环境污染方面的社会调查。 学生准备:学案、调查样本。 【教学设计】 【情境引入】 烧水做饭时,我们都需要燃料,你家里使用的是什么燃料 用电、煤气、煤炭、麦秸、玉米秸,哪种燃料更经济实惠 哪种燃料有利于环境保护 【新课教学】 一、燃料的热值 燃料在燃烧过程中,能量是怎样转化的 燃料在燃烧过程中,化学能转化为内能。 怎样比较不同燃料燃烧放出的热量呢 取质量相同的燃料,让它们完全燃烧,在这个条件下比较不同燃料燃烧释放的热量。 1.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,叫作这种燃料的热值。 2.单位:J/kg、J/m3。 3.公式:Q=mq。 4.热值表示的物理意义: 酒精的热值是3.0×107 J/kg,表示1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J。 煤气的热值是1.8×107 J/m3,表示1 m3的煤气完全燃烧放出的热量是1.8× 107 J。 说明: (1)热值和比热容一样,都是物质本身的一种特性,热值决定于物质的种类,同种燃料的热值相同,不同种燃料的热值一般不同。 (2)热值与燃料的质量及燃烧条件(是否完全燃烧)无关。 (3)Q=mq和Q=Vq都能计算燃料燃烧释放的热量。 二、热机效率 在热机内,燃料燃烧释放的能量是不是都能得到利用 观察图示,说一说热机燃料能量的走向。 1.燃料燃烧释放的能量有5个走向:①部分燃料未完全燃烧;②克服摩擦消耗能量;③废气排出带走能量;④机械传热损失能量;⑤转化为对外做有用功的能量。 从燃料燃烧释放的能量走向发现:用来做有用功的能量只占燃料燃烧排放能量的一部分。 2.热机效率: (1)定义:热机运转中,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。 (2)公式:η=×100%。 (3)特点:总小于1,原因是燃料不能完全燃烧、废气排出带走能量、克服摩擦消耗能量、机械传热损失能量,没办法将全部能量都用来做功。 (4)提高热机效率的途径:提高热机效率,其主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。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,以减少能量损失。 汽油机的效率为20%~30%,柴油机的效率为30%~40%,因为在做功冲程中,柴油机的燃气对活塞的压强大于汽油机燃气对活塞的压强,在相等的时间内,柴油机燃气对活塞做的功大于汽油机对活塞做的功,所以,柴油机的效率比汽油机高。 三、环境保护 热机对环境的污染有哪些 热机对环境的污染有以下几个方面: (1)烟尘污染:排放的烟尘使大气十分浑浊。 (2)酸雨污染:排放的二氧化硫和氮氧化合物与空气中的水结合成酸雨,破坏土壤结构,使土壤酸化、损坏建筑物、危害植物使林木降低抗病能力、在酸性湖泊中鱼的种类和数量大大减少。 (3)噪声污染:热机及带动的机器产生的声音会对环境形成噪声污染。 (4)温室效应:燃料燃烧产生的二氧化碳,使大气中二氧化碳的浓度逐年增加,以致引起“温室效应”,使地球的温度上升。 如何保护我们生存的环境 (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。 (5)在内燃机排气管上安装消音器,减小噪声污染。 (6)大力植树种草。 (7)加强立法,加强环卫部门的执法力度。对工厂和交通工具要强制达标排放。 【课堂小结】 出示课件: 1.热值:①概念;②单位;③公式;④计算。 2.热机效率:①概念;②提高热机效率的途径、具体措施。 3.保护环境,从我做起。 布置作业 课 ... ...
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