第十三章 内能与热机 13.4 热机效率和环境保护 无论是烧菜做饭，还是奔驰的汽车与火车，乃至直入苍穹的火箭等都离不开燃料。即从原始人类学会用火的那天起，至今，人们使用的能量绝大部分还是通过燃料燃烧获得的。那么燃料燃烧释放的能量究竟有多少用来做了有用功？以及燃料的燃烧对环境会造成那些影响呢？ 情景引入：观察、思考 液氢，偏二甲肼 情景引入：观察 常见的燃料 燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。 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。 燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。 一、燃料 想想议议 问题1 同样烧开一壶水，使用不同的燃料，如用煤和干木柴，所消耗的燃料的质量是一样多吗？ 问题2 相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量一样多吗？ 二、燃料的热值 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？ 【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。 实验方法 控制变量法和转换法 大量的实验事实证明，燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领(教材上是能力)。 某种燃料完全燃烧放出的热量与该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。 国际单位：焦每千克；符号：J/kg 1．燃料的热值（q） 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 （1）定义 （2）物理意义 （3）单位 定义式： 比值定义法 燃料的热值的定义 q: 燃料的热值 Q：燃料完全燃烧放出的热量 m: 燃料的质量 对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值。 物理意义：热值在数值上等于在标准状态下1 m3的燃料完全燃烧放出的热量。 定义式： 气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3。 （4）气体燃料的热值 2．了解燃料的热值表 请找出你熟悉的燃料的热值，并说说其物理意义。 理解：热值是燃料本身的一种特性. 二、燃料的热值 为什么发射火箭上天要用氢做燃料？ 因为氢的热值大，相同质量的不同燃烧中，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。 3．有关燃料燃烧放热的计算 定义式 Q=qm Q=qV 热量计算公式 例题 根据热值表，计算一下10吨氢完全燃烧放出多少焦耳的热量？再算算，若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？ 解：（1）氢完全燃烧放出热量 Q = q1m1=1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J （2）需要干木柴 约120吨干木柴完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。 燃料的热值有关计算 1、部分燃料未完全燃烧 2、克服摩擦消耗能量 转化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 热机中燃料释放能量的主要走向示意图 三、热机效率 在热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？ 教材引入 （1）热机的效率是热机性能的重要指标（看下页图片） 2．提高热机效率，节约能源，减少污染 （2）提高效率的途径 ①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；②改进热机，减少各种能量损失；③充分利用废气的能量；④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。 定义式 1．定义 对外做的有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30% 喷气式飞机上的发动机的效率能达到50%~60% 常见的一些热机效率值 柴油机的效率为30%~45% 热机效率是热机性能好坏的物理量。 热机效率与功率无关。 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。 四、环境保护 燃料燃烧对环境的影响 日益严重的环境问题 大气污染 水污染 ... ...
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