1、热机的效率,第十四章 内能的利用,1什么是热机？ 2汽油机一般有几个冲程，分别是什么？ 3一循环分别有几个冲程,对应做几次功，飞轮转几圈？ 4在热传递过程中，传递能量的多少叫做什么？ 5什么是机械效率？,科学.技术.社会,从火车到火箭,热机,蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 火箭,它们都离不开燃料。,固体燃料,液体燃料,气体燃料,燃料可分为三种,请你说说日常生活中常用到的燃料有哪些？,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，还用草木等植物的秸杆作燃料。,质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。,一、燃料的热值,1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与
2、其质量之比叫做这种燃料的热值。,2、符号:,q,J/kg J/m3,4、意义：,表示燃料燃烧时放热本领的物理量。,3、单位：,5、热值在数值上等于,1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧无关,质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。,在物理学中，某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量或体积之比。,热值的符号：q 单位： J/kg J/m3 读作 焦每千克或焦每立方米，,固体和液体燃料,气体燃料,热值是反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量或体积无关。,7、几种燃料的热值（焦/千克）,氢1.4 1
3、08,汽油4.6 107,酒精3.0107,柴油3.3 107,煤气（约）3.9 107,煤油4.6 107,天然气7.18.8 107,烟煤（约）2.9 107,无烟煤（约）3.4 107,焦炭3.0 107,木炭3.4 107,干木柴（约）1.2 107,（J/m.3 ）,（J/m.3 ）,热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关， 与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关。,1.不同物质的热值一般相同吗？2有没有不同物质热值相同的？3哪种物质的热值最大 ？它是多少？表示的物理意义是什么？,热值的物理意义木炭: 3.4107J/kg 物理意义:煤气: 3.9107J/m3 物理意义:1
4、立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3.9107J火箭为什么用液态氢做原料？ 因为氢气的热值很大,1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4107J,Q：燃料完全燃烧释放的热量 ：燃料的热值 ：燃料的质量、V：燃料的体积,计算热量公式：Q放=mq （液体和固体） Q放=Vq (气体),12,例题：某个家庭预计每月使用天然气4m3，这些天然气完全燃烧放出多少热量，相当于多少kg柴薪完全燃烧放出的热量（q气为7.5107J/m3，q柴为107J/kg） 解：Q放=Vq气=4m3 7.5107J/m3 =3108J；m=Q放/q柴=3108J/107J/kg=30kg。 答：天然气完全燃烧放出热量是3108
5、J, 相当于30 kg柴薪完全燃烧放出的热量。这些能量是否都转化成人们需要的了,例题、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为3.0107J/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摄氏度？ 解：m1= 140g=0.14kg q= 3.0107J/kg = 30% m2=30kg t0=20Q放=m1q= o.14kg 3.0107J/kg=0.42107J Q放Q吸=cm (t-t0)30%0.42107J=4200J/(kg0C)30kg(t-20)t=30 答：水温度升高到30 。,讨论交流：现实生活中热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全
6、部用来对外做有用功呢？,不能： 1、燃料很难完全燃烧：,实际放出热量 计算热量,2、有效利用热量 放出热量,想一想,燃料完全燃烧放出的能量,机械能,废气带走的能量,散热、克服摩擦损失,燃料完全燃烧放出的能量都到哪里去了,由于机械传动等，克服摩擦所消耗的能量,燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能全部释放,机械传热损失一部分能量,热机真正转变为对外做功的部分,废气排出带走的能量,例：热机中燃料释放能量的主要走向示意图,注：在热机的各种损失中，废气带走的能量最多,废气内能,散热损失,机械损失,有用机械能,高温高压 燃气,燃料完全燃烧放出的能量,二、现实中： 1、燃料很难完全燃烧,实际放出热量 计算热量
7、,2、有效利用热量 放出热量,二、热机的效率 （ ）,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。,热机的效率是热机性能的重要指标。,2、公式:,蒸汽机- 615% 汽油机 - 2030% 柴油机 - 30-45%,能量损失、热机效率不高的原因:1）燃料的不完全燃烧2)燃烧产生的热量被机器散发（热量直接散失）3)克服摩擦做功而消耗的能量4)废气带走的热量,三.热机对环境的影响,1.热机对大气的影响（大气污染）。 （1）产生有毒气体。 （2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。 （3) 产生粉尘。 2.热机产生噪声（噪声污染）。,四、内能的利用和环境保护,煤、石油、
8、天然气等燃料的利用，使人们获得大量内能，给人类文明带来进步。同时也造成环境污染，给人们带来危害。,造成污染的主要物质有：燃料里含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、氮氧化物等，燃烧不完全还会产生一氧化碳和粉尘。,四、内能的利用和环境保护,全世界因使用燃料，每年排入大气中的有害物质，包括粉尘、二氧化硫等，达几亿吨之多！,大气污染不但直接有害人体健康，而且还会影响植物的生长，甚至影响全球的气候。大气中的二氧化碳和氮氧化物经化学变化溶于水后，会产生酸雨，危害农作物、森林和湖泊中的生物。,四、内能的利用和环境保护,工业企业、交通运输工具，家庭炉灶和取暖设备，它们排放的烟尘是大气污染的主要来源。,
9、四、内能的利用和环境保护,保护环境的有效方法：改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，采取集中供热，普及煤气和天然气的使用。,四、内能的利用和环境保护,我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染，创造一个更加美好的环境。,五、提高热机的效率,内燃机的能流图：,1、尽可能使燃料充分燃烧； 2.尽量减少各种热量损失；( 利用废气来供热；) 3.在热机的设计和制造上采用先进的技术；4、保持良好的润滑以减小摩擦。,提高热机效率的主要途径：,一、燃料的热值定义：1kg(m3)某种燃料完全燃烧放出的热量单位：焦每千克，符号：J/kg,二、热量的计算Q放=mq Q=Vq (气体) 三、热机效率（ ）：我们把用
10、来做有用功的那部分能量和燃料完全燃 烧后放出的能量之比叫做热机效率。 四、提高热机的效率的方法,1.关于燃料的热值正确的是（ ） A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B燃料的热值与燃料的种类有关 C燃料的热值与燃料的多少有关 D燃料的热值与上面三个因素都有关,解析：选B。热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系。,B,2.下面说法不正确的是（ ） A燃料燃烧时，将化学能转化为内能 B人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的 Cl kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值 D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施,解析：选C。lkg的某种燃料完全燃
11、烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，必须加上“完全”两个字，故C错。,C,3.下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ） A减少各种热损失 B加润滑油减少机器各部件之间的摩擦 C充分利用废气的能量，如建热电站 D采取少消耗总能量的办法,解析：选D。提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦，尽量少做额外功等。,D,5、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3.3107J/kg）,6.6107,1.98107,4、航天工业中的火箭是用液态氢
12、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,D,6、把5kg40的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（q 干木柴1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收） 解：,Q吸=cm（t-t0）4200J/(kg0C)5kg600C=1.26 106J； Q放Q吸 m1=Q放/q = 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg,当堂检测反馈,1、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
13、的是( ) A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴,A,2、杯中的某种液体燃料，倒掉一半后，对剩下的半杯液体描述不正确的是（ ） A热值减半 B密度不变 C质量减半 D比热容不变,A,34,3、小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20升高到了40。问： 在这4h内水吸收了多少热量？ 若这些热量由效率为20的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？ 焦炭的热值q3.0107J/kg,35,4、小林特别喜欢吃“糖炒栗子”他看到人们在炒栗子的时候，往锅里加了一些“砂子”来炒，填塞了栗子间的空隙，过一会儿，炒熟的栗子又香又甜，他知道这是通过（ ）的方式来改变栗子内能的，同时，燃烧焦炭是把焦炭的（ ）能转化（ ）能，但是他不知道放“砂子”的用处，你能猜出用砂子炒栗子的好处吗？写出一个好处即可：（ ）。,36,5、小明家住市中心，奶奶嫌城市夏天太热而不住他家，这激发了他探究城乡温差的原因。某星期天，他请全班同学分别到选定的地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此绘制出图所示的“区域温度”坐标图。 （1）图6中气温最低的区域是（ ）； 简析该区域气温低的主要原因： ( )。（2）请提出一种降低市中心环境气温的办法:( )。,热岛效应,
