第四节热机效率和环境保护

黄冈中学网校达州分校黄冈中学网校达州分校热值的概念从生活中体会不同燃料燃烧时释放内能的本领不同，建立燃料热值的概念．通过对比比热容认识热值的物理含义．——知识频道，能力频道例1、例2．热机的效率结合热机工作时能量的主要流向，认识热机效率，并能大体了解提高热机效率的途径．——知识频道，能力频道例3．关于热值和热机致车的计算会结合热值和热机效率的概念，求解热值、热机效率以及燃料的质量．——例题频道例l、例2、例3．环境保护知道燃料的燃烧、热机的应用带来的环保问题．——知识频道，例题频道例4．黄冈中学网校达州分校1．燃料的热值(1)定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值．(2)单位：焦／千克(J／kg)，读作焦每千克．(3)燃料燃烧放热的计算公式：Q=mq(m为燃料的质量，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量)．黄冈中学网校达州分校探究导引：生活中，我们常用煤、石油、天然气、木柴、植物秸秆等作燃料获得能量．但经验告诉我们，这些燃料释放能量的能力是不同的，为了研究燃料释放内能的能力，人们引入了燃料热值的概念．黄冈中学网校达州分校说明：（1）燃烧是种化学变化，是化学能转变为内能的过程，也就是常说的释放能量。（2）热值概念中“1kg”指出热值是对一定质量的燃料而言的，“某种燃料”说明热值与燃料的种类有关，“完全燃烧”是指燃料烧完、烧尽。（3）“J/kg”是固、液体燃料热值的常用单位，而气体燃料热值的常用单位是“J/m3”,读作“焦每立方米”黄冈中学网校达州分校2．热机效率(1)定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率．(2)公式：/100%.QQ总有用黄冈中学网校达州分校(3)提高热机效率的主要途径：①使燃料更充分燃烧；②尽量减少各种热损失；③简化机械传动部分，保持良好的润滑，减少克服摩擦的机械能损失．说明（1）由于热机工作时总有能量损失，所以其效率不可能达到100%。（2）热机效率表明了热机对燃料的利用率，因此热机效率是验证热机性能的重要指标。黄冈中学网校达州分校3．环境保护(1)热机对环境的污染：①大气污染:主要是二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等；②噪声污染.(2)保护环境采取的措施：①改进燃烧设备；②采用集中供热；③充分开发利用无污染能源；④在内燃机上安装消音装置．说明：(1)环境污染不仅来源于工业、交通运输工具，家庭炉灶和取暖设备也是环境污染的重要来源，所以保护环境与我们每个人都有关。（2）对于燃料燃烧释放的内能，既要有效在利用它们，又要很好地控制污染。黄冈中学网校达州分校理解燃料热值的概念理解例题1某种燃料的热值为若燃烧lkg的该燃料，则放出的热量()．A．一定等于B．一定大于C．一定小于D．可能等于73.010/,JkgJ7100.3J7100.3J7100.3J7100.3黄冈中学网校达州分校解析：根据燃料热值的概念可知是指1kg该燃料完全燃烧时释放出的能量是而本题中并没有说明是否完全燃烧，如不是完全燃烧1kg该物质，放出的热量将小于所以A、B、C说法错误，只有D正确．答案：D解题技巧：对于燃料热值的含义要抓住两个关键词语：①1kg；②完全燃烧．73.010/,Jkg73.010/,Jkg73.010/,Jkg黄冈中学网校达州分校理解热值的物理含义理解例题2关于燃料的热值，下列说法中正确的是()．A．容易燃烧的物质，热值一定大B．燃料的热值大，完全燃烧时放出的热量不一定多C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大D．若某种燃料的质量减半，该燃料的热值也减半黄冈中学网校达州分校解析：燃料的热值指1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量，是燃料本身的一种特性，其大小是个定值，故与燃料的质量、燃烧情况以及燃烧条件无关，A、C、D错误．根据燃烧放热公式Q=mq，燃料完全燃烧放出的热量与燃料热值和燃料质量有关，仅仅是热值大，燃烧放热未必多，故B选项正确．黄冈中学网校达州分校答案：B解题技巧：对于热值的特性和热值与热量的关系，可对比物质密度的特性和密度与质量的关系来理解．黄冈中学网校达州分校弄清热机效率的含义理解例题3内燃机的能流图如图12—4—1所示，若燃料完全燃烧，则内燃机的效率可表示为()．1234.()/100%AEEEEE1./100%BEE134.()/100%CEEEE2./100%DEE黄冈中学网校达州分校解析：热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的能量之比．根据图示知燃气内能E是燃料完全燃烧放出的能量，而有用机械能是做有用功的能量，故正确答案选D．答案：D解题技巧：搞清楚热机工作时能量的走向，对比机械效率的定义，以“用来做有用功的那部分能量”为突破口．黄冈中学网校达州分校探究专栏理解例题4学习热学知识后，两位同学设计了一个测定液化气热值的实验：取500g水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，读出液化气表的示数为12.560m3．然后用液化气给水加热，当温度计的示数为80℃时，液化气表的示数为12.563m3．[设该燃料完全燃烧，某种气体燃料完全燃烧时所放出的热量叫做该种气体燃料的热值](1)求实验过程中水吸收的热量Q；(2)他们用水吸收的热量Q和液化气表的示数差△V即所用液化气的体积),根据q=Q／△V,计算出了液化气的热值，请回答这个实验方案是否可行?并说明理由.334.210/(),1cJkgCm水黄冈中学网校达州分校解析：探完分析：在实验中，当定性探究问题时，可以忽略一些次要因素，但当定量探究问题时，次要因素就不能忽略，因为此时可能会“失之毫厘，谬之千里”，造成实验失败．因而要根据实际情况处理次要因素的影响．30(1)()4.210/QcmttJ吸水水5()0.5(8020)1.2610kgCkgCJ黄冈中学网校达州分校答案：(2)这个实验方案不可行，因为液化气燃烧时放出的热量只有一部分被水吸收，还有一部分被锅吸收和散失到了空气中，所以液化气燃烧放出的热量不能直接得出，虽然体积可以得出，但不能通过q=Q／△V来计算液化气的热值．J51026.1)1(黄冈中学网校达州分校题型分类解析1．关于热值的简单计算【例l】四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗量分别为：木材约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg.假设这四种燃料都已经完全燃烧，那么热值最高的燃料是()．A．液化石油气B．煤气C．烟煤D．木材黄冈中学网校达州分校解析：根据燃料放热的热量公式Q=mq，可得q=Q/m，分别使用各种燃料都满足一个月所需，所以各种燃料提供的能量相同，可见需要的燃料质量越小，则热值越高．所用液化石油气的质量最小，故正确答案为A．答案：A黄冈中学网校达州分校本题考查对热值公式的简单应用，要注意分析出用各种燃料提供的能量是否相同．也可以根据热值概念的定义作出解答．阅题笔记：燃料燃烧的放热公式Q=mq，不仅可以用来求热量，将其变形为q=Q/m或m=Q/q，还可用来求燃料热值或质量．建议：深刻理解热值概念，根据要求对公式灵活变形．黄冈中学网校达州分校2．关于热值的综合计算【例2】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖，已知一根火柴的质量约为0．065g，火柴的平均热值为,若不计热量损失，则这根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度?[已知空气的密度为，比热容为71.210/Jkg3/3.1mkg31.010/(.)]JkgC黄冈中学网校达州分校解析：这根火柴完全燃烧放出的热量为：1m3空气的质量为：由于没有热损失，所以Q吸=Q放，则1m3空气温度升高了：370.065101.210/780;QmqkgJkgJ放331.3/1mVkgmm1.3;kg3780/0.6.1.010/(.)1.3JtQcmCJkgCkg吸黄冈中学网校达州分校答案：0.6℃本题综合考查了热值、密度和比热容知识，综合性较强，难度较大，一定要细心解答．阅题笔记：由于不计热损失，则Q吸=Q放，即有．故然后再代入数据，进行解答．建议：抓住吸热和放热之间的等量关系，仿照热平衡问题的解法解答．mqcmtcVt,mqtcV黄冈中学网校达州分校3．关于热机效率的计算【例3】甲、乙两台汽油机，它们的输出功率相同，假如它们的效率分别为30％和25％，那么在相等的时间里，它们消耗的汽油量之比为．黄冈中学网校达州分校解析:根据热机效率的概念可知，所以从而答案：5:6此类计算题常把功、功率、燃料燃烧放热同热机效率相结合来考查．*,WPtQmq有用总,qPtm::0.25:0.35:6.PtPtmmqq甲乙乙甲乙甲黄冈中学网校达州分校此类计算题常把功、功率、燃料燃烧放热同热机效率相结合来考查．阅题笔记：热机效率在数值上等于机器做的有用功与燃料完全燃烧释放的能量的比值．即对公式进行变形，还可得到两个公式．建议：根据热机效率的定义列出有关的等式，采用比例式方法对进行求解．/.WQ总有用/.QWWQ总总有用有用和黄冈中学网校达州分校4．环保问题【例4】海南的大气质量位居全国前列，但局部污染现象仍然存在，为了让海南天空更蓝，空气更好，请你用学过的物理知识提出控制和消除大气污染的两项建议．黄冈中学网校达州分校解答：(1)改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，可以减少烟尘的排放量；(2)气体燃料的污染小，在城市普及煤气和天然气的使用．先并清大气污染的来源，再提出相对应的建议.阅题笔记：工业企业、交通运输工具、家庭炉灶和取暖设备排放的烟尘废气是大气污染的主要来源．建议：联系生产、生活实际，进行分析讨论．黄冈中学网校达州分校思维创新突破【例5】黄冈市城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集了如下两组数据：请你决策：(填“A”或“B”)．A．继续使用煤气B．更换使用天然气简单说明你作出这样决策的理由是：．黄冈中学网校达州分校解析：使用煤气时，平均每月的花费是：9元×6=54元；而使用天然气时平均每月的花费是：l5元×3=45元，显然使用天然气更经济，但使用天然气时还需要更换炉具花费70元．答案：若选A，理由是：原炉具浪费，还需要新投入；若选B，理由是：从长远考虑更经济.黄冈中学网校达州分校此题考查学生应用所学知识解决实际问题的能力。为开放题，答案不确定，但理由必须与决策统一。且合理．阅题笔记：在使用煤气和天然气时，哪一种燃料更经济实惠，哪一种决策就更好．建议：解答此类型的题目，要把问题放到所学的知识中去找到答案，还要把问题放到实际情景中去，检验答案是否符合常理．黄冈中学网校达州分校【例6】(2006·南通)小明家最近安装了一台太阳能热水器，容积为80L，装满水后，问：(1)热水器中水的质量是多少?(2)将这些水温度升高50℃，所吸收的热量若用燃烧煤气获得，需要完全燃烧多少煤气?374.210/(),4.210/]JkgCqJkg水煤气[C黄冈中学网校达州分校解析：(1)水的质量为：(2)水温度升高吸收的热量为Q吸=c水m水△t，完全燃烧煤气放出的热量为Q放=mq煤油，由于．故，所以，所用煤气的质量为：3331.010/0.0880mVkgmmkg水QQ吸放cmtmq水水煤气374.210/()80500.44.210/cmtJkgCkgCmkgqJkg水水煤气黄冈中学网校达州分校答案：(1)80kg(2)0．4kg中考中，热值的计算通常与物质升温吸热的计算综合考查，难度一般为中等．阅题笔记：题中水吸收的热量全部来自煤气完全燃烧放出的热量，从而可得到吸热与放热之间的等量关系，这是解此类题的关键．建议：找准吸热、放热之间．的等量关系，建立等式．黄冈中学网校达州分校1．知识结构及要点小结黄冈中学网校达州分校2．知识规律、易错疑