第四節(jié)環(huán)境保護(hù)和熱機(jī)效率(1課時(shí))

1、新課導(dǎo)入新課導(dǎo)入 上節(jié)課，我們講了內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃上節(jié)課，我們講了內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃 機(jī)中的燃料在燃燒的過(guò)程中沒(méi)有充分機(jī)中的燃料在燃燒的過(guò)程中沒(méi)有充分 燃燒，又會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染！燃燒，又會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染！ 河南省淮陽(yáng)縣西城中學(xué) 1、理解熱值、熱機(jī)效率兩個(gè)概念；理解熱值、熱機(jī)效率兩個(gè)概念； 2、能夠熟練運(yùn)用公式進(jìn)行燃料燃燒放出熱量及能夠熟練運(yùn)用公式進(jìn)行燃料燃燒放出熱量及 熱機(jī)效率的計(jì)算。熱機(jī)效率的計(jì)算。 3、通過(guò)對(duì)熱機(jī)效率的計(jì)算了解其它各種效率的、通過(guò)對(duì)熱機(jī)效率的計(jì)算了解其它各種效率的 運(yùn)用。運(yùn)用。 重點(diǎn)：對(duì)熱值，熱機(jī)效率的理解。重點(diǎn)：對(duì)熱值，熱機(jī)效率的理解。 難點(diǎn)：熟練運(yùn)用公式計(jì)算燃料燃燒放出的熱量和難

2、點(diǎn)：熟練運(yùn)用公式計(jì)算燃料燃燒放出的熱量和 熱機(jī)效率。熱機(jī)效率。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 它們都離不開(kāi)燃料。燃料燃燒的過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樗鼈兌茧x不開(kāi)燃料。燃料燃燒的過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?內(nèi)能，在轉(zhuǎn)化程機(jī)械能的過(guò)程。是不是所有的內(nèi)能都內(nèi)能，在轉(zhuǎn)化程機(jī)械能的過(guò)程。是不是所有的內(nèi)能都 轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能呢？轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能呢？ 固體燃料 液體燃料 氣體燃料 燃料可分為三 種 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？ 常見(jiàn)的燃料有煤、石油（加工煉制成汽油、常見(jiàn)的燃料有煤、石油（加工煉制成汽油、 煤油、柴油和液化氣等）、天燃?xì)獾?，農(nóng)村還用煤油、柴油和液化氣等）、天燃?xì)獾?，農(nóng)村還用 草木等植物的秸桿作

3、燃料。草木等植物的秸桿作燃料。 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 問(wèn)題問(wèn)題1.什么是熱值？其物理意義、符號(hào)及單位分別是什么是熱值？其物理意義、符號(hào)及單位分別是 什么？什么？ 問(wèn)題問(wèn)題2.燃料熱值的大小與什么因素有關(guān)？如何計(jì)算某燃料熱值的大小與什么因素有關(guān)？如何計(jì)算某 種燃料完全燃燒放出熱量的多少？種燃料完全燃燒放出熱量的多少？ 在物理學(xué)中，把在物理學(xué)中，把1kg1kg某種燃料在某種燃料在完全燃燒完全燃燒時(shí)時(shí) 所放出的熱量叫做所放出的熱量叫做燃料的熱值燃料的熱值。 固體和液體 燃料 氣體燃料 熱值：熱值： q 1.定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用 該燃

4、料的質(zhì)量之比。該燃料的質(zhì)量之比。 2.計(jì)算公式：計(jì)算公式： Q：燃料完全燃燒釋放的熱量 ：燃料的熱值 ：燃料的質(zhì)量 3.3.單位：?jiǎn)挝唬篔/kg （J/m3） 熱值反映的是燃料的一種特性，反映了燃熱值反映的是燃料的一種特性，反映了燃 料燃燒時(shí)化學(xué)能車(chē)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小，它料燃燒時(shí)化學(xué)能車(chē)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小，它 只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、只與燃料的種類(lèi)有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、 體積、是否完全燃燒都沒(méi)有關(guān)系。體積、是否完全燃燒都沒(méi)有關(guān)系。 溫馨提醒：溫馨提醒： 無(wú)煙煤的熱值為無(wú)煙煤的熱值為3.4107J/kg，表示，表示1kg的煤在的煤在 完全燃燒時(shí)所放出的熱量為完全燃燒時(shí)所放

5、出的熱量為3.4107J。 液化氣的熱值為液化氣的熱值為4.9107J/m3，表示表示1m3的液化氣在的液化氣在 完全燃燒時(shí)所放出的熱量為完全燃燒時(shí)所放出的熱量為4.9107J。 問(wèn)題問(wèn)題3.已知汽油的熱值是已知汽油的熱值是4.6107J/kg，完全燃，完全燃 燒燒500g汽油，求汽油，求:汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是多少汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是多少? 熱機(jī)效率（重點(diǎn)）熱機(jī)效率（重點(diǎn)） 問(wèn)題問(wèn)題1.氣缸內(nèi)燃料完全燃燒釋放的熱量全部用來(lái)做氣缸內(nèi)燃料完全燃燒釋放的熱量全部用來(lái)做 功了嗎？如果不是請(qǐng)你說(shuō)出燃料燃燒釋放的能量都功了嗎？如果不是請(qǐng)你說(shuō)出燃料燃燒釋放的能量都 轉(zhuǎn)化為了什么？轉(zhuǎn)化為了什么？ 問(wèn)題

6、問(wèn)題2.什么是熱機(jī)效率？熱機(jī)效率有單位嗎？什么是熱機(jī)效率？熱機(jī)效率有單位嗎？ 討論交流：熱機(jī)工作時(shí)，能不能將燃料所蘊(yùn) 藏的化學(xué)能全部用來(lái)對(duì)外做有用功呢？ 由于機(jī)械傳動(dòng)等， 克服摩擦所消耗 的能量 燃料很難全部燃燒， 燃料的化學(xué)能不能全 部釋放 機(jī)械傳熱損 失一部分能 量 熱機(jī)真正轉(zhuǎn) 變?yōu)閷?duì)外做功 的部分 廢氣排出帶走的能 量 熱機(jī) 中燃 料釋 放能 量的 主要 走向 示意 圖 由圖可知，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有由圖可知，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有 用功的能量只燃料燃燒時(shí)所釋放能量部用功的能量只燃料燃燒時(shí)所釋放能量部 分。分。 熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完 全燃燒釋放的能量

7、的比值稱(chēng)為熱機(jī)效率，全燃燒釋放的能量的比值稱(chēng)為熱機(jī)效率， 即：即： = W有 Q放 100% 怎樣提高熱機(jī)的效率？ 1、使燃料充分燃燒、使燃料充分燃燒; 2、盡量減少各種熱量損失；、盡量減少各種熱量損失； 3、在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；、在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)； 4、注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服、注意保養(yǎng)，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服 摩擦阻力而額外消耗的能量。摩擦阻力而額外消耗的能量。 熱機(jī)的效率能達(dá)到熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？嗎？為什么？ 不能達(dá)到不能達(dá)到100%，因?yàn)闊釞C(jī)中可用于做有，因?yàn)闊釞C(jī)中可用于做有 用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的用功

8、的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的 一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失以燃料條件的限制，一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失以燃料條件的限制， 這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完 全燃燒所放出的總能量的比值必然小于全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即，即 熱機(jī)效率小于熱機(jī)效率小于100%。 沒(méi)有單位。沒(méi)有單位。 想一想想一想： 問(wèn)題問(wèn)題3.太陽(yáng)能是一種清潔能源某太陽(yáng)能熱水器每太陽(yáng)能是一種清潔能源某太陽(yáng)能熱水器每 天能使天能使500kg的水溫度升高的水溫度升高30，那么這些水吸，那么這些水吸 收的熱量是多少？若天然氣完全燃燒熱量的收的熱量是多少？若天然氣完全燃燒熱量

9、的80% 被水吸收被水吸收,則需要多少天然氣？則需要多少天然氣？天然氣的熱值取天然氣的熱值取 7107J/m3，水的比熱容，水的比熱容c=4.2103J (kg) 內(nèi)容：內(nèi)容：基礎(chǔ)教研基礎(chǔ)教研P P32 32選擇題 選擇題1515題題 檢測(cè)指導(dǎo)：檢測(cè)指導(dǎo)： 1 1、 閉卷檢測(cè)，獨(dú)立完成閉卷檢測(cè)，獨(dú)立完成 2 2、 出示答案，對(duì)子互批出示答案，對(duì)子互批 3 3、 自主糾錯(cuò)，反思錯(cuò)因自主糾錯(cuò)，反思錯(cuò)因 4 4、 質(zhì)疑解惑，互幫互學(xué)質(zhì)疑解惑，互幫互學(xué) 5 5、 小組匯報(bào)，師生點(diǎn)撥小組匯報(bào)，師生點(diǎn)撥 四、達(dá)標(biāo)檢測(cè)、及時(shí)反饋四、達(dá)標(biāo)檢測(cè)、及時(shí)反饋 參考答案參考答案 1D 2A 3D 4C 5D 布置作業(yè)

10、：布置作業(yè)： 基礎(chǔ)教研基礎(chǔ)教研對(duì)應(yīng)部分對(duì)應(yīng)部分 環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù) 問(wèn)題1.熱機(jī)為人類(lèi)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但 也帶來(lái)了許多環(huán)境污染問(wèn)題，請(qǐng)列舉出來(lái)。 熱機(jī)為人類(lèi)的發(fā)展做出丑了重大貢獻(xiàn)，但也帶 來(lái)了許多環(huán)境污染問(wèn)題： 1.對(duì)人體健康的直接危害,硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二 氧化硫大得多,可以侵入肺的深部組織,引起肺水腫等疾病 而使人致死. 2.引起河流、湖泊的水體酸化,嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生 長(zhǎng). 3.破壞土壤、植被、森林. 4.腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料. 5.滲入地下,使水中鋁、銅、鋅、鎘的含量比中性地下水 中高很多倍. 如何保護(hù)我們的環(huán)境？如何保護(hù)我們的環(huán)境？ 改進(jìn)燃燒設(shè)備，加裝

11、消煙除塵裝置改進(jìn)燃燒設(shè)備，加裝消煙除塵裝置; 集中供熱；集中供熱； 改用氣體燃料，普及煤氣和天然氣；改用氣體燃料，普及煤氣和天然氣； 充分開(kāi)發(fā)利用污染少和無(wú)污染的新能源。充分開(kāi)發(fā)利用污染少和無(wú)污染的新能源。 1 1、一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)各種能量損耗大致為：、一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)各種能量損耗大致為： 汽缸散熱損失占汽缸散熱損失占25%25%，廢氣帶走的能量占，廢氣帶走的能量占30%,30%, 摩擦等機(jī)械損耗占摩擦等機(jī)械損耗占10%10%，則它的機(jī)械效率，則它的機(jī)械效率 為為 。 2 2、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知 某型號(hào)柴油機(jī)的效率是某型號(hào)柴油機(jī)的效率是3

12、0%30%，在柴油機(jī)內(nèi)完，在柴油機(jī)內(nèi)完 全燃燒全燃燒2kg2kg柴油能放熱柴油能放熱 J J，這些熱通過(guò)，這些熱通過(guò) 該柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外做有用功該柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外做有用功 J.J. （柴油的熱值為（柴油的熱值為3.33.310107 7J Jkgkg） 3、下列措施不屬于加劇地球的溫室效應(yīng)的是（、下列措施不屬于加劇地球的溫室效應(yīng)的是（ ） A現(xiàn)代工業(yè)大量燃燒煤炭和石油現(xiàn)代工業(yè)大量燃燒煤炭和石油 B人類(lèi)大量砍伐森林人類(lèi)大量砍伐森林 C植物光合作用對(duì)二氧化碳的大量消耗植物光合作用對(duì)二氧化碳的大量消耗 D人類(lèi)生活中諸如取暖等活動(dòng)日益頻繁人類(lèi)生活中諸如取暖等活動(dòng)日益頻繁 4 4. . 已知酒精的熱

13、值為已知酒精的熱值為q q質(zhì)量為質(zhì)量為m m，則酒精完全燃，則酒精完全燃 燒一半放出的熱量為燒一半放出的熱量為 ，剩余酒精的熱值，剩余酒精的熱值 為為 。 5 5. . 有的航天器火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用氫作燃料，這是因?yàn)橛械暮教炱骰鸺l(fā)動(dòng)機(jī)用氫作燃料，這是因?yàn)?氫氣氫氣 很大；燃燒很大；燃燒1 m1 m3 3的煤氣約能放出熱的煤氣約能放出熱 量量3.93.910107 7J J，某市管道煤氣收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為，某市管道煤氣收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0.870.87元元 m m3 3，有一戶(hù)人家在一個(gè)月內(nèi)燒煤氣消耗了，有一戶(hù)人家在一個(gè)月內(nèi)燒煤氣消耗了 1.171.1710108 8J J的熱量，這個(gè)月應(yīng)交煤氣的熱量，這個(gè)月應(yīng)交煤

14、氣 費(fèi)費(fèi) 元元 6 6、近年來(lái)沈陽(yáng)市采取了居民小區(qū)集中供熱的方式，拆除了、近年來(lái)沈陽(yáng)市采取了居民小區(qū)集中供熱的方式，拆除了 千余根煙囪，減少了高溫的廢氣向周?chē)髿獾臄U(kuò)散及它千余根煙囪，減少了高溫的廢氣向周?chē)髿獾臄U(kuò)散及它 與大氣間的熱傳遞，減輕了對(duì)大氣的污染，提高了燃料與大氣間的熱傳遞，減輕了對(duì)大氣的污染，提高了燃料 的利用率，減少了能量的損失根據(jù)上述內(nèi)容請(qǐng)你找出的利用率，減少了能量的損失根據(jù)上述內(nèi)容請(qǐng)你找出 一個(gè)與物理相關(guān)的名詞一個(gè)與物理相關(guān)的名詞 7 7、關(guān)于熱機(jī)的效率，下述正確的是（、關(guān)于熱機(jī)的效率，下述正確的是（ ） A A、熱機(jī)的效率有可能等于、熱機(jī)的效率有可能等于1 1 B B、熱機(jī)的效率一定小于、熱機(jī)的效率一定小于1 1 C C、熱機(jī)的效率越高，其損失的能量越多。、熱機(jī)的效率越高，其損失的能量越多。 D D、熱機(jī)的效率越高，對(duì)環(huán)境的影響越大、熱機(jī)的效率越高，對(duì)環(huán)