九年級(jí)物理上：13-4+《熱機(jī)效率和環(huán)境保護(hù)》課件(共36張PPT)(1)

1、第十三章第十三章 第四節(jié)第四節(jié)熱機(jī)效率與環(huán)境保護(hù)熱機(jī)效率與環(huán)境保護(hù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）知道燃料在燃燒的過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)）知道燃料在燃燒的過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?；癁閮?nèi)能。（2）從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的能力）從生活中體會(huì)不同燃料燃燒釋放熱量的能力不同，建立熱值的概念。能說出熱值的單位及所表不同，建立熱值的概念。能說出熱值的單位及所表示的物理意義。示的物理意義。（3）會(huì)查燃料的熱值表。能根據(jù)燃料的熱值計(jì)算）會(huì)查燃料的熱值表。能根據(jù)燃料的熱值計(jì)算一定質(zhì)量的燃料完全燃燒所釋放的熱量。一定質(zhì)量的燃料完全燃燒所釋放的熱量。（4）知道熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向；）知道熱

2、機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向；知道什么是熱機(jī)效率和提高熱機(jī)效率的主要途徑。知道什么是熱機(jī)效率和提高熱機(jī)效率的主要途徑。 （5）知道熱機(jī)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系）知道熱機(jī)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系 人類利用的能量人類利用的能量 主要是從燃料燃燒中獲得的內(nèi)能主要是從燃料燃燒中獲得的內(nèi)能它們都離不開燃料它們都離不開燃料思考：思考：你們家里做一頓飯燒木柴和燒液化你們家里做一頓飯燒木柴和燒液化氣哪個(gè)用的質(zhì)量多？氣哪個(gè)用的質(zhì)量多？zxxk不同燃料燃燒釋放出能量的能力是不同的不同燃料燃燒釋放出能量的能力是不同的 一、常見的燃料：一、常見的燃料：煤、石油、天然氣、木材或植物秸稈等煤、石油、天然氣、木材或植物秸稈等燃料燃燒的過

3、程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程二、燃料的共同特點(diǎn)：二、燃料的共同特點(diǎn)：單位：單位：J/KgJ/Kg一一.燃料的熱值燃料的熱值為了研究為了研究不同燃料燃燒釋放能量的能力的不不同燃料燃燒釋放能量的能力的不同同的特性的特性熱值用字母：熱值用字母：q 表示表示 某種燃料某種燃料完全燃燒完全燃燒放出的放出的熱量熱量與所用與所用燃料的燃料的質(zhì)量之比質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。，叫做這種燃料的熱值?；蚧?J/mJ/m3 3（氣體）（氣體）強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)（1）熱值定義中：注意）熱值定義中：注意“必須必須完全燃燒完全燃燒”；（2）熱值熱值是燃料的重要特性，是燃料的重要特性，反映燃料

4、燃反映燃料燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小。只只與燃料的與燃料的種類種類有關(guān)，有關(guān)，與質(zhì)量和是否完全燃與質(zhì)量和是否完全燃燒無關(guān)燒無關(guān)。1 kg的干木柴完全燃燒釋放出的干木柴完全燃燒釋放出1.2107J的的熱量；那么質(zhì)量為熱量；那么質(zhì)量為mkg的干木柴完全燃的干木柴完全燃燒釋放出多少燒釋放出多少J的熱量，怎么計(jì)算？的熱量，怎么計(jì)算？Q = m q公式：公式：或：或：Q = V q燃料完全燃燒燃料完全燃燒釋放的熱量釋放的熱量燃料的燃料的質(zhì)量質(zhì)量燃料的熱燃料的熱值值燃料的燃料的體積體積 請同學(xué)們閱讀教材請同學(xué)們閱讀教材51頁頁“常見燃料的常見燃料的熱值熱值”，并從表

5、中查出，并從表中查出“干木柴干木柴”、 “煙煙煤煤” 、“液化石油氣液化石油氣”的熱值，說說它們的熱值，說說它們表示的意義？表示的意義？Zxx，k 干木柴的熱值為干木柴的熱值為1.2107J/Kg，表示，表示1千克的千克的干木材完全燃燒放出的熱量為干木材完全燃燒放出的熱量為1.2107J 煙煤的熱值為煙煤的熱值為2.9107J/Kg，表示，表示1千克千克的煙煤完全燃燒放出的熱量為的煙煤完全燃燒放出的熱量為2.9107J 液化石油氣的熱值為液化石油氣的熱值為4.9107J/m3，表示，表示1m3液化氣的完全燃燒放出的熱量為液化氣的完全燃燒放出的熱量為4.9107J例例1：計(jì)算計(jì)算5 Kg汽油完全

6、燃燒釋放的熱量。汽油完全燃燒釋放的熱量。 （q=4.64.6107J/Kg ）已知：已知： m=5Kg, q=4.64.6107J/Kg求求:Q解解:Q = m q =5 Kg4.64.6107J/Kg =2.3108 J答答:完全燃燒釋放的熱量為完全燃燒釋放的熱量為2.3108 J例例2：在在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將5kg 405kg 40的水燒開，的水燒開，需要完全燃燒多少需要完全燃燒多少kgkg的干木柴？（已知干木柴的干木柴？（已知干木柴的燃燒值為的燃燒值為1.21.210107 7J/kgJ/kg，并且燃料完全燃燒，并且燃料完全燃燒放出的熱量全部被水吸收）放出的熱量全部被

7、水吸收）分析：利用吸熱公式Q吸=Cm(t-t0)可以算出將水燒開要吸收多少熱量，（解題時(shí)應(yīng)注意在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是100，即水燒開時(shí)的溫度為100），再利用Q吸=Q放和燃料的燃燒值求干木柴的質(zhì)量1.26106J，0.105 kgQ Q吸吸= =CmCm( (t t2 2-t-t1 1) ) =4.2 =4.210103 3J/(kgJ/(kg) )5kg5kg(100(100-40-40) ) =1.26 =1.2610106 6J J因?yàn)橐驗(yàn)镼 Q吸吸= =Q Q放放=1.26=1.2610106 6J J所以干木柴質(zhì)量所以干木柴質(zhì)量0.105kgJ/kg101.2J101.267

8、3qQm解：解：解：解：（1）Q吸吸=cmt =4.2 103 J/(kg) 40kg 25=4.2 106 J； （2） Q吸吸= Q放放, 又又 Q放放=mq m=Q吸吸/q = 4.2 106 J / 3107J/kg =0.14kg 練習(xí)：練習(xí)： 1、太陽能熱水器內(nèi)有、太陽能熱水器內(nèi)有40kg的水，在陽光照射下，的水，在陽光照射下，水的溫度升高了水的溫度升高了25 ，求：（，求：（1）水吸收的熱量？）水吸收的熱量？（2）這些）這些 熱量相當(dāng)于完全燃燒多少熱量相當(dāng)于完全燃燒多少kg的焦炭放出的焦炭放出的熱量的熱量 q焦炭焦炭=3107J/kg C水水=4.2103J/kg. 2、在一標(biāo)準(zhǔn)

9、大氣壓下，質(zhì)量是、在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，質(zhì)量是0.1kg的酒精完全燃的酒精完全燃燒放出的熱量有燒放出的熱量有40被被5kg、50的的 水吸收。那水吸收。那么水溫度升高到多少？么水溫度升高到多少？水未燒干水未燒干 q酒精酒精=3107J/kg 解：解：酒精完全燃燒放出的熱量酒精完全燃燒放出的熱量Q放放=mq=0.1Kg3107J/Kg=3106J，其中被水吸收的熱其中被水吸收的熱Q吸吸=3106J40%=1.2106J，由由Q吸吸=C水水m水水t 得：得：t=Q吸吸/（C水水m水水）=1.2106J/（4.2103J/（Kg）5Kg）57 由由t=t2-t1 得水的末溫得水的末溫t2=t+t1 =

10、57+ 50=107。在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)是點(diǎn)是100 ，水溫度升高到水溫度升高到100 約約2.8Kg約約1.16Kg約約0.73Kg請估算：請估算：二、熱機(jī)效率二、熱機(jī)效率交流與討論：交流與討論： 熱機(jī)工作時(shí)，能不能把燃料所蘊(yùn)藏的化學(xué)能全熱機(jī)工作時(shí)，能不能把燃料所蘊(yùn)藏的化學(xué)能全部用來對外做有用功？部用來對外做有用功？1、部分燃料、部分燃料未完全燃燒未完全燃燒 2、克服摩擦、克服摩擦消耗能量消耗能量 轉(zhuǎn)變?yōu)閷D(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏猛庾鲇杏霉Φ哪芰抗Φ哪芰?、機(jī)械傳熱、機(jī)械傳熱損失能量損失能量3、廢氣排、廢氣排出帶走能量出帶走能量熱機(jī)效率：熱機(jī)效率：熱機(jī)工作時(shí)，對外做的

11、熱機(jī)工作時(shí)，對外做的有用功有用功與燃料與燃料完全完全燃燒所釋放的能量燃燒所釋放的能量的的比值比值稱為熱機(jī)效率。稱為熱機(jī)效率。爐子的效率：爐子的效率： 有效利用的熱量與燃料完全燃燒有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值放出的熱量的比值Q有有/Q總總100提高熱機(jī)效率的主要途徑提高熱機(jī)效率的主要途徑:減少熱機(jī)工作中的各種能量損失減少熱機(jī)工作中的各種能量損失具體方法具體方法:首先要減少燃燒過程中的熱量損失首先要減少燃燒過程中的熱量損失;（讓燃料充（讓燃料充分燃燒）分燃燒） 其次是減小機(jī)械摩擦以減少機(jī)械損失其次是減小機(jī)械摩擦以減少機(jī)械損失. （如選用（如選用優(yōu)良的潤滑材料）優(yōu)良的潤滑材料） 再次

12、是要盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)部分再次是要盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)部分,以減少機(jī)械損失以減少機(jī)械損失. 議一議：議一議：怎樣提高機(jī)械效率？怎樣提高機(jī)械效率？想想看：想想看：熱機(jī)的效率能達(dá)到熱機(jī)的效率能達(dá)到100 嗎？嗎？為什么？為什么？不能。不能。因?yàn)闊釞C(jī)在工作過程中一定有能量損失。因?yàn)闊釞C(jī)在工作過程中一定有能量損失。請同學(xué)們閱讀教材請同學(xué)們閱讀教材52頁倒數(shù)第二段，頁倒數(shù)第二段，了解各種熱機(jī)的效率。了解各種熱機(jī)的效率。三、環(huán)境保護(hù)三、環(huán)境保護(hù)1.1.對人體健康的直接危害對人體健康的直接危害, ,硫酸霧和硫酸鹽霧硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二氧化硫大得多的毒性比二氧化硫大得多, ,可以侵入肺的深部可以侵入肺的深部組

13、織組織, ,引起肺水腫等疾病而使人致死引起肺水腫等疾病而使人致死. .2.2.引起河流、湖泊的水體酸化引起河流、湖泊的水體酸化, ,嚴(yán)重影響水生嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生長動(dòng)植物的生長. . Zxx。k3.3.破壞土壤、植被、森林破壞土壤、植被、森林. .4.4.腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材腐蝕金屬、油漆、皮革、紡織品及建筑材料料. .5.5.滲入地下滲入地下, ,使水中鋁、銅、鋅、鎘的含量比使水中鋁、銅、鋅、鎘的含量比中性地下水中高很多倍中性地下水中高很多倍. .酸雨的危害環(huán)保措施：環(huán)保措施：1、加強(qiáng)立法，控制人為污染、加強(qiáng)立法，控制人為污染2、改進(jìn)燃燒裝置，加裝消煙除塵設(shè)備，以減少煙、

14、改進(jìn)燃燒裝置，加裝消煙除塵設(shè)備，以減少煙塵排放塵排放3、推廣、普及、推廣、普及“環(huán)保型能源環(huán)保型能源”4、人口密集區(qū)采取集中共熱，提高燃料利用率、人口密集區(qū)采取集中共熱，提高燃料利用率5、種植綠色植物，凈化空氣、種植綠色植物，凈化空氣當(dāng)堂檢測反饋A2、航天工業(yè)中的火箭是用液態(tài)氫作為燃料的，這、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（）是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有（） A、較小的質(zhì)量、較小的質(zhì)量B、較小的密度、較小的密度 C、較大的比熱容、較大的比熱容D、較大的熱值、較大的熱值D1、四口之家分別單獨(dú)使用不同種類的燃料時(shí)的平、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：木柴約均月

15、消耗分別為：木柴約200千克，煙煤約千克，煙煤約80千克，千克，液化石油氣約液化石油氣約30千克，煤氣約千克，煤氣約60千克。這四種燃料千克。這四種燃料中的熱值最高的是中的熱值最高的是( ) A、液化石油氣、液化石油氣B、煤氣、煤氣 C、煙煤、煙煤D、木柴、木柴4、有關(guān)熱值的概念，下列說法中正確的是、有關(guān)熱值的概念，下列說法中正確的是( )A、燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大、燃料完全燃燒時(shí)，它的熱值最大B、沒有燃燒的燃料，熱值等于零、沒有燃燒的燃料，熱值等于零C、燃料燃燒時(shí)放出的熱量越多，熱值越大、燃料燃燒時(shí)放出的熱量越多，熱值越大D、燃料的熱值與燃燒情況和質(zhì)量無關(guān)，只與燃、燃料的熱值與燃燒情況

16、和質(zhì)量無關(guān)，只與燃料種類有關(guān)料種類有關(guān)。5、無煙煤的熱值大于干木柴的熱值，則、無煙煤的熱值大于干木柴的熱值，則( )A、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的熱量多、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的熱量多B、要使它們放出同樣多的熱量，完全燃燒的無、要使它們放出同樣多的熱量，完全燃燒的無煙煤的質(zhì)量小于完全燃燒的干木柴的質(zhì)量煙煤的質(zhì)量小于完全燃燒的干木柴的質(zhì)量C、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的煙塵多、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的煙塵多D、煤比木柴含有的熱量多、煤比木柴含有的熱量多DB3、柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知某型、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)的效率是號(hào)柴油機(jī)的效率是30%，在柴油機(jī)內(nèi)完全燃燒，在

17、柴油機(jī)內(nèi)完全燃燒2千千克柴油能放熱克柴油能放熱 J，這些熱通過柴油機(jī)，這些熱通過柴油機(jī)的轉(zhuǎn)化能對外做有用功的轉(zhuǎn)化能對外做有用功 J。 （柴油的熱值為（柴油的熱值為3.3107J/kg)4、完全燃燒、完全燃燒140克焦炭（焦炭的熱值為克焦炭（焦炭的熱值為3.0107J/kg)能放出多少熱量？若這些熱量能放出多少熱量？若這些熱量的的30%被水吸收，則能使被水吸收，則能使30kg 、20的水溫的水溫度升高到多少度？度升高到多少度？6.61071.981074.2106J 301、為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不、為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不能提高效率的是能提高效率的是( )A

18、、盡量使燃料充分燃燒、盡量使燃料充分燃燒B、盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間、盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間C、盡量減少廢氣帶走的熱量、盡量減少廢氣帶走的熱量D、盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦、盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦B2、一個(gè)含、一個(gè)含0.6 kg無煙煤的蜂窩煤，能將無煙煤的蜂窩煤，能將9kg 、20的水燒開燒開 （一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下） ，而，而0.6 kg的液化的液化氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用水。氣可以供普通人家一天做飯、燒開水、洗澡用水。這樣看來不同的燃料的這樣看來不同的燃料的不同，若不同，若q無煙煤無煙煤=3.4107J/kg，那么這個(gè)煤爐的效率是，那么這個(gè)煤爐的效率是。熱值熱

19、值14.84、用煤氣灶既方便又環(huán)保，一般的煤氣灶正常工作、用煤氣灶既方便又環(huán)保，一般的煤氣灶正常工作時(shí)。時(shí)。15min可使質(zhì)量為可使質(zhì)量為4Kg、溫度為、溫度為23的水沸騰，的水沸騰，該城市水的沸點(diǎn)為該城市水的沸點(diǎn)為93，求：，求：水吸收的熱量；水吸收的熱量；若煤氣灶放出的熱量若煤氣灶放出的熱量70%被水吸收，煤氣灶實(shí)際放被水吸收，煤氣灶實(shí)際放出的熱量為多少出的熱量為多少?【C水水=4.2103J(kg)】解解（1)Q吸吸=Cm(t2-t1) =4.2103J(kg)4kg(93-23) =1.176106J（2）Q吸吸=70% Q放放 Q放放=Q吸吸/70%=1.176106J/70%=1.

20、68106J晴天垂直于題太陽光的地球表面上接收到太陽的熱晴天垂直于題太陽光的地球表面上接收到太陽的熱輻射能量約輻射能量約J=1.26103J/m2.s。太陽能熱水器的集。太陽能熱水器的集熱管接收太陽輻射能的面積熱管接收太陽輻射能的面積S=1.5m2，如果熱水器，如果熱水器中盛有中盛有40kg、10的水，在太陽照射下使水溫上升的水，在太陽照射下使水溫上升30 需要多少時(shí)間？（熱水器的效率為需要多少時(shí)間？（熱水器的效率為50%）解（解（1）水吸收的熱量：）水吸收的熱量： Q吸吸=cmt =4.2103J/（kg ）40kg30 =5.04106J（2）Q吸吸=50%Q放放 Q放放=Q吸吸/50%=

21、1.008107J又又Q放放=JSt t =Q放放 / JS =1.008107/(1.261031.5) =5333(S)5、某建筑工地使用如圖所示裝置搬運(yùn)建筑材某建筑工地使用如圖所示裝置搬運(yùn)建筑材料已知柴油機(jī)的效率是料已知柴油機(jī)的效率是4040，柴油的熱值是，柴油的熱值是4 410107 7J Jkgkg，用此裝置將一塊重為，用此裝置將一塊重為3200N3200N的建筑的建筑材料提升材料提升5m5m。歷時(shí)。歷時(shí)4s4s，消耗的柴油為，消耗的柴油為4g4g（1 1）4g4g柴油完全燃燒放出多少熱量？柴油機(jī)的柴油完全燃燒放出多少熱量？柴油機(jī)的輸出功率多大？輸出功率多大？（2 2）提升這塊建筑材料做的有用功是多少？整）提升這塊建筑材料做的有用功是多少？整個(gè)裝置的效率多大？個(gè)裝置的效率多大？（3 3）請對該工）請對該工地采用此裝置施工的合理性進(jìn)行地采用此裝置施工的合理性進(jìn)行評價(jià)評價(jià)已知：已知： 柴柴40%，q=4107J/kg, G=3200N