1、第十三章 内能与热机,第四节 热机效率与环境保护,安徽省萧县实验中学 姜春辉,炒菜做饭、奔驰的汽车与火车、火力发电、直入苍穹的火箭等都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。从原始人类学会用火起，至今，人们使用的能量绝大部分都还是通过燃烧燃料获得的。,一、燃料的热值（q）,1、定义：1Kg某种燃料完全燃烧放出的能量（热量），叫做这种燃料的热值，热值用q表示。2、单位： J/kg 或 J/m33、物理意义：表示一定质量的某种燃料在完全燃烧时放出热量的多少。4、燃料燃烧释放热量计算公式： Q放=q m 或 Q放=q V,理解:三个关键词：1kg、某种燃料、完全燃烧（1）“1kg”是指燃
2、料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么完全燃烧时放出的热量就不等于热值的数值。（2）“某种燃料”是指热值与燃料的种类有关，确定了燃料的种类才能确定热值，不同的燃料有不同的热值。（3）“完全燃烧”是一种理想的燃烧状态，是指燃料烧完烧尽，1kg的某种燃料只有完全燃烧放出的热量在数值上才等于燃料的热值。（4）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关（5）燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程,例题：计算4Kg柴油完全燃烧释放的热量。（q=3.3107J/Kg ）,已知：,m=4Kg, q=3.3107J/Kg,求:,Q,解:,Q=mq =4Kg3.3107J/Kg =1.32108 J,答:完全燃
3、烧释放的热量为1.32108 J,热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。,能量走向示意图,由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。,热机效率：,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。,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;,其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少机械损失.,如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都
4、可以使燃料燃烧得更充分一些.,各种热机的效率:,蒸汽机:615,汽油机：2030,柴油机：3040,飞机上的喷气式发动机：5060,热机效率公式,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。在内燃机中，由于燃烧不完全而损失的能量排出的高温废气，会带走很大部分的能量有一部分能量消耗在散热上还有部分能量消耗在克服摩擦上真正被利用的内能只占其中较小的一部分,提高热机效率的途径：1、使燃料充分燃烧2、尽量减少各种热量损失3、保持良好的润滑、减少摩擦,热机为人类的 发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。,燃料燃烧对环境的影响,数量庞大的汽车行驶时排放
5、的废气污染是不可忽视的,在一些国家就曾发生过汽车排放的废气对城市严重污染的事件.如何在保持工业、交通发展的同时,又能控制废气与粉尘的污染,提高空气质量,保护我们生存的家园,已引起众多科学工作者和全世界各个国家的关注.,我国是正在发展中的国家,在发展建设的同时,也应注意到环境的保护,右表是我国1996年颁布的大气环境质量标准.标准把空气质量分为三级,一级标准适用于国家规定的自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区;二级标准适用于城市规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区等;三级标准适用于特定工业区等.,1、环境污染：（1）大气污染：热机燃烧的过程中放出大量的有
6、毒气体和烟尘，造成大气污染。（2）噪声污染：大量的交通运输工具和由热机做动力的机械工作时产生的噪声污染，影响人类的正常生活，甚至危害人类健康。2、保护环境:（1）改进燃烧设备，消烟除尘。（2）提高燃料的综合利用，采取集中供热。（3）充分开发利用无污染的能源。（4）在内燃机排气管上安装消音器，减小噪声污染。,经典例题,1、一桶汽油用掉一半后，剩下的一半汽油与原来的一桶汽油相比较（）A、质量变为原来的一半B、比热容变为原来的一半C、热值变为原来的一半D、密度变为原来的一半,2、干木材的热值是1.2107J/kg的物理意义？,3、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明（）A、甲的功率比乙小 B、甲
7、做的功比乙少C、甲消耗的柴油多 D、甲柴油机将内能转化为机械能的百分比小,4、一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为_，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为_。,5、某家庭需要将50、20的水加热到60作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8煤气已知煤气的热值q4.210J/kg，水的比热容c4.210J/（kg）求：（）50、20的水加热到60需吸收的热量；（）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；（）煤气灶烧水的效率,为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精
8、和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧(1)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中两项内容漏写了，请你帮他补充完整(2)实验后小明根据实验数据利用公式Q=cmt算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠，请说明理由 ,液化石油气的热值高达4.6107J/ kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9107J/ kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75 %已知水的比热容为c水=4.2103J/(kg），问：(1）瓶内燃气的热值是多少？(2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？,bye-bye !,
