第四節(jié) 熱機(jī)效率和環(huán)境保護(hù)

第四節(jié)熱機(jī)效率和環(huán)境保護(hù)1.知道燃料的熱值及其計(jì)算。2.了解什么是熱機(jī)效率和提高熱機(jī)效率的主要途徑。3.了解提高效率的途徑。4.知道熱機(jī)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。它們都離不開燃料。燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程。固體燃料液體燃料氣體燃料燃料可分為三種【請你說說】日常生活中常用到的燃料有哪些？常見的燃料有煤、石油（加工煉制成汽油、煤油、柴油和液化氣等）、天然氣等，農(nóng)村還用草木等植物的秸稈作燃料。燃料及其熱值如圖表示一個(gè)四口之家使用某種燃料時(shí)的月消耗量。使用不同燃料，消耗量是不同的。為什么？質(zhì)量相等的不同燃料在完全燃燒時(shí)所放出的熱量是不同的。

在物理學(xué)中，某種燃料完全燃燒所放出的熱量與所用該燃料的質(zhì)量之比叫作燃料的熱值。熱值的符號(hào)：q

單位：

J/kg（J/m3）固體和液體燃料氣體燃料熱值是反映燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)大小的物理量，同種燃料的熱值與燃料的質(zhì)量無關(guān)。燃料的熱值Q=mq質(zhì)量為m的燃料完全燃燒釋放的能量是：Q：燃料完全燃燒釋放的熱量ｑ：燃料的熱值ｍ：燃料的質(zhì)量燃料的熱值幾種燃料的熱值（J/kg,J/m3）

氫氣1.4×108（J·m-3

）

汽油4.6×107

酒精3.0×107

柴油3.3×107

煤氣（約）1.8×107（J·m-3

）煤油4.6×107

天然氣(3.3～4.5)×107（J·m-3）

煙煤（約）2.9×107

無煙煤（約）3.4×107

焦炭3.0×107

木炭3.4×107

干木柴（約）1.2×107

請計(jì)算：干木柴煙煤汽油討論交流：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能真正轉(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熱機(jī)效率化學(xué)能（100﹪）內(nèi)能機(jī)械能燃燒不完全損失的能量廢氣帶走的能量克服摩擦損失的能量電流通過導(dǎo)線時(shí)發(fā)熱損失的能量散熱損失的能量發(fā)電機(jī)蒸汽輪機(jī)鍋爐散熱損失的能量克服摩擦損失的能量電能（30﹪）火電站能流圖由圖可知，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用功的能量只是燃料燃燒時(shí)所釋放能量的一部分。熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率，即：熱機(jī)效率W有用Q放×100%η=議一議怎樣提高熱機(jī)的效率？使燃料充分燃燒;盡量減少各種熱量損失；在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上采用先進(jìn)的技術(shù)；注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？不能達(dá)到100%，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一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失受燃料條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機(jī)效率小于100%。想一想環(huán)境保護(hù)熱機(jī)為人類的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，但也帶來了許多環(huán)境污染問題：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。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。酸雨的危害討論交流如何保護(hù)我們的環(huán)境？改進(jìn)燃燒設(shè)備，加裝消煙除塵裝置;集中供熱；改用氣體燃料，普及煤氣和天然氣；充分開發(fā)利用污染少和無污染的新能源。1.熱值：①概念：

②單位：

③公式：

④計(jì)算：

2.熱機(jī)效率：

①概念：

②提高熱機(jī)效率的途徑：

具體措施：A1.四口之家分別單獨(dú)使用不同種類的燃料時(shí)的平均月消耗分別為：木柴約200kg，煙煤約80kg，液化石油氣約30kg，煤氣約60kg。這四種燃料中的熱值最高的是()A.液化石油氣B.煤氣C.煙煤D.木柴2.航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料的，這是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有（）A.較小的質(zhì)量B.較小的密度C.較大的比熱容

D.較大的熱值D3.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30%，在柴油機(jī)內(nèi)完全燃燒2kg柴油能放熱

J，這些熱通過柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對(duì)外做有用

功

J。（柴油的熱值為3.3×107J/kg）4.完全燃燒140克焦炭（焦炭的熱值為3