九年级物理上：13-4+《热机效率和环境保护》课件(共36张PPT)

第十三章第四节热机效率与环境保护学习目标：（1）知道燃料在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为内能。（2）从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的能力不同，建立热值的概念。能说出热值的单位及所表示的物理意义。（3）会查燃料的热值表。能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。（4）知道热机工作时燃料释放能量的主要流向；知道什么是热机效率和提高热机效率的主要途径。（5）知道热机与环境保护的关系人类利用的能量主要是从燃料燃烧中获得的内能它们都离不开燃料思考：你们家里做一顿饭烧木柴和烧液化气哪个用的质量多？zxxk不同燃料燃烧释放出能量的能力是不同的一、常见的燃料：煤、石油、天然气、木材或植物秸秆等燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程二、燃料的共同特点：单位：J/Kg一.燃料的热值为了研究不同燃料燃烧释放能量的能力的不同的特性——热值用字母：q表示某种燃料完全燃烧放出的热量与所用燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。或J/m3（气体）［强调］（1）热值定义中：注意“必须完全燃烧”；（2）热值是燃料的重要特性，反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小。只与燃料的种类有关，与质量和是否完全燃烧无关。1kg的干木柴完全燃烧释放出1.2×107J的热量；那么质量为mkg的干木柴完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？Q=mq公式：或：Q=Vq燃料完全燃烧释放的热量燃料的质量燃料的热值燃料的体积请同学们阅读教材51页“常见燃料的热值”，并从表中查出“干木柴”、“烟煤”、“液化石油气”的热值，说说它们表示的意义？Zxx，k干木柴的热值为1.2×107J/Kg，表示1千克的干木材完全燃烧放出的热量为1.2×107J烟煤的热值为2.9×107J/Kg，表示1千克的烟煤完全燃烧放出的热量为2.9×107J液化石油气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3液化气的完全燃烧放出的热量为4.9×107J例1：计算5Kg汽油完全燃烧释放的热量。（q=4.6×107J/Kg）已知：m=5Kg,q=4.6×107J/Kg求:Q解:Q=mq=5Kg×4.6×107J/Kg=2.3×108J答:完全燃烧释放的热量为2.3×108J例2：在1个标准大气压下，将5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的燃烧值为1.2×107J/kg，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）分析：利用吸热公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸收多少热量，（解题时应注意在1个标准大气压下，水的沸点是100℃，即水烧开时的温度为100℃），再利用Q吸=Q放和燃料的燃烧值求干木柴的质量．1.26×106J，0.105kgQ吸=Cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-40℃)=1.26×106J因为Q吸=Q放=1.26×106J所以干木柴质量0.105kg'J/kg101.2J101.2673qQm解：解：（1）Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×25℃=4.2×106J；（2）∵Q吸=Q放,又Q放=mq∴m=Q吸/q=4.2×106J/3×107J/kg=0.14kg练习：1、太阳能热水器内有40kg的水，在阳光照射下，水的温度升高了25℃，求：（1）水吸收的热量？（2）这些热量相当于完全燃烧多少kg的焦炭放出的热量[q焦炭=3×107J/kgC水=4.2×103J/kg.℃]2、在一标准大气压下，质量是0.1kg的酒精完全燃烧放出的热量有40﹪被5kg、50℃的水吸收。那么水温度升高到多少？[水未烧干q酒精=3×107J/kg]解：酒精完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.1Kg×3×107J/Kg=3×106J，其中被水吸收的热Q吸=3×106J×40%=1.2×106J，由Q吸=C水m水Δt得：Δt=Q吸/（C水m水）=1.2×106J/（4.2×103J/（Kg·℃）×5Kg）≈57℃由Δt=t2-t1得水的末温t2=Δt+t1=57℃+50℃=107℃。∵在一标准大气压下，水的沸点是100℃，∴水温度升高到100℃约2.8Kg约1.16Kg约0.73Kg请估算：二、热机效率交流与讨论：热机工作时，能不能把燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功？1、部分燃料未完全燃烧2、克服摩擦消耗能量转变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效率：热机工作时，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。炉子的效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值η＝Q有/Q总×100％提高热机效率的主要途径:减少热机工作中的各种能量损失具体方法:首先要减少燃烧过程中的热量损失;（让燃料充分燃烧）其次是减小机械摩擦以减少机械损失.（如选用优良的润滑材料）再次是要尽量简化机械传动部分,以减少机械损失.议一议：怎样提高机械效率？想想看：热机的效率能达到100﹪吗？为什么？不能。因为热机在工作过程中一定有能量损失。请同学们阅读教材52页倒数第二段，了解各种热机的效率。三、环境保护1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死.2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长.Zxx。k3.破坏土壤、植被、森林.4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍.酸雨的危害环保措施：1、加强立法，控制人为污染2、改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放3、推广、普及“环保型能源”4、人口密集区采取集中共热，提高燃料利用率5、种植绿色植物，净化空气当堂检测反馈A2、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（）A、较小的质量B、较小的密度C、较大的比热容D、较大的热值D1、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃料中的热值最高的是()A、液化石油气B、煤气C、烟煤D、木柴4、有关热值的概念，下列说法中正确的是()A、燃料完全燃烧时，它的热值最大B、没有燃烧的燃料，热值等于零C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大D、燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。5、无烟煤的热值大于干木柴的热值，则()A、烧无烟煤比烧干木柴产生的热量多B、要使它们放出同样多的热量，完全燃烧的无烟煤的质量小于完全燃烧的干木柴的质量C、烧无烟煤比烧干木柴产生的烟尘多D、煤比木柴含有的热量多DB3、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30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴油能放热J，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功J。（柴油的热值为3.3×107J/kg)4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的30%被水吸收，则能使30kg、20℃的水温度升高到多少度？6.6×1071.98×1074.2×106J30℃1、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是()A、尽量使燃料充分燃烧B、尽量增加热机的工作时间C、尽量减少废气带走的热量D、尽量减少热机部件间的摩擦B2、一个含0.6kg无烟煤的蜂窝煤，能将9kg、20℃的水烧开（一个标准大气压下），而0.6kg的液化气可以供普通人家一天做饭、烧开水、洗澡用水。这样看来不同的燃料的不同，若q无烟煤=3.4×107J/kg，那么这个煤炉的效率是。热值14.8％4、用煤气灶既方便又环保，一般的煤气灶正常工作时。15min可使质量为4Kg、温度为23℃的水沸腾，该城市水的沸点为93℃，求：⑴水吸收的热量；⑵若煤气灶放出的热量70%被水吸收，煤气灶实际放出的热量为多少?【C水=4.2×103J／(kg·℃)】解（1)Q吸=Cm(t2-t1)=4.2×103J／(kg·℃)×4kg×(93℃-23℃)=1.176×106J（2）∵Q吸=70%Q放∴Q放=Q吸/70%=1.176×106J/70%=1.68×106J晴天垂直于题太阳光的地球表面上接收到太阳的热辐射能量约J=1.26×103J/m2.s。太阳能热水器的集热管接收太阳辐射能的面积S=1.5m2，如果热水器中盛有40kg、10℃的水，在太阳照射下使水温上升30℃需要多少时间？（热水器的效率为50%）解（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×40kg×30℃=5.04×106J．（2）∵Q吸=50%Q放∴Q放=Q吸/50%=1.008×107J又Q放=JSt∴t=Q放/JS=1.008×107/(1.26×103×1.5)=5333(S)5、某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料．已知柴油机的效率是40％，柴油的热值是4×107J／kg，用此装置将一块重为3200N的建筑材料提升5m。历时4s，消耗的柴油为4g（1）4g柴油完全燃烧放出多少热量？柴油机的输出功率多大？（2）提升这块建筑材料做的有用功是多少？整个装置的效率多大？（3）请对该工地采用此装置施工的合理性进行评价．已知：η柴＝40%，q=4×107J/kg,G=3200N，h=5m,t=4s,m柴=4g=4×10-3kg求：（1）Q放；P出；（2）W有；η总；（3）评价解：（1）Q放=m柴q=4×10-3kg×4×107J/kg=1.6×105J由η＝Q有/Q放×100％得：Q有＝ηQ放=40%×1.6×105J=6.4×104J∴P=Q有/t=6.4×104J/4s=1.6×104w=16Kw(2)W有=Gh=3200N×5m=1.6×104J∴η＝W有/Q放×100％=1.6×104J/1.6×105J=10%小结：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。把1千克某种燃料完全燃烧释放出的能量（热量）叫做这种燃料的热值。用q表示。J/kg（固体、液体）J/m3（气体）Q＝mq（或Q＝Vq）热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。用η表示。公式：η＝Q有/Q总×100％减少热机各种能量损失首先要减少燃烧过程中的热量损失;其次是减小机械摩擦以减少机械损失.再次是尽量简化机械传动部分,以减少机械损失.练习：教材48页1、2、3