1、第十三章 内能与热机 第四节 热机效率和环境保护 1.燃料的热值2.热机效率3.环境保护素养目标 柴薪石油煤炭天然气导入新知 问 题 目前，人类使用的能量，大部分是怎样获得的？燃料燃烧 探究新知 知识点 1 燃料的热值 知识点 1燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。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，农村还用草木等植物的秸杆作燃料。燃料可分为三种：固体燃料、气体燃料、液体燃料。知识讲解 1 kg的某种燃料完全燃烧所释放的热量。定义定义式Qqm燃料完全燃烧所释放的热量(J)燃料质量(kg)燃料热值(J/kg)热值1.理解：(1)热值反映了燃料在燃烧过程中，
2、化学能转化为内能本领的大小。(2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。2.燃料燃烧，将化学能转化为内能。知识讲解 常见燃料的热值燃料热值q/(Jkg-1)燃料热值q/(Jkg-1)燃料热值q/(Jkg-1)干木柴1.2107酒精3.0107氢气1.2107烟煤2.9107柴油4.3107天然气1.2107无烟煤3.4107汽油4.6107液化石油气1.2107焦炭3.0107煤油4.6107木炭3.4107石油4.4107煤气1.2107【例1】中考恩施向酒精灯内添加适量酒精后，燃料的热值与灯内原来的部分相比较()A变大 B不变C变小D无法
3、确定B【解析】热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关。巩固练习总 结 热值q与燃烧放热Q、燃料质量m的关系如同比热容c与热量Q、质量m、温度改变量t，密度与质量m、体积V的关系。【例2】宜昌汽油的热值为4.6107 J/kg，现有汽油2 kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量是_J，剩余汽油的热值是_J/kg。【解析】汽油完全燃烧放出的热量：Qmq1 kg4.6107 J/kg4.6107 J；由于热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，而与燃料的多少无关，因此剩余汽油的热值仍是4.6107 J/kg。4.61074.6107总 结(1)对于固体和液体燃料的燃烧放热，可用公式Qm
4、q计算。计算时单位要统一：质量m单位用kg，热值q单位用J/kg，热量Q单位用J。(2)对于气体燃料的燃烧放热，常用公式QqV计算。计算时单位要统一：体积V单位用m3，热值q单位用J/m3，热量Q单位用J。近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块，不易燃烧)掺在优质煤中高价销售。客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的()A热值B比热容C温度D质量1课堂检测(中考广安)双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点备受人们青睐，已知天然气的热值为7107 J/m3，则气缸内完全燃烧0.1 m3天然气，可以释放出_J热量。2在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃料燃
5、烧释放的能量都到哪里去了？知识点 1 热机的效率 知识点 2由图可知，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。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。热机的效率定义定义式QQ 有用总做有用功的能量燃料完全燃烧放出的能量热机效率 1.热机工作时，真正转化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，所以任何热机的效率都不可能达到 100%。2.提高热机效率的主要途径是减少热机工作中的各种能量损失。提高热机效率的主要措施是：使燃料尽可能充分燃烧；尽量减少各种热量散失；使用时注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量。知识讲解【例3】关于热
6、机效率，下列说法中正确的是()A热机做的有用功越多，热机效率一定越高B热机消耗的燃料越少，热机效率一定越高C热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，热机效率一定越高D热机做功越快，热机效率一定越高C【错解】A、B、D巩固练习【错解分析】错选原因是不能正确理解热机效率。热机效率是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，不能单凭做有用功的多少或消耗燃料的多少来判断热机效率的高低，所以选项A、B错；热机效率与热机做功的快慢无关，所以选项D错；若做的有用功相同，消耗燃料少的热机效率高，若消耗相同的燃料，做有用功多的热机效率高，所以选项C正确。总 结 要比较热机效率的高低，就要确定有用功与
7、燃料完全燃烧所放出的能量的比值的大小。若有用功相等，就比较所消耗的燃料的多少；若消耗相同的燃料，就比较所做有用功的多少。A、B、C中的措施都能减少能量损失，提高能量的利用率，因此都能提高热机效率；D中措施不能减少能量损失，因此不能提高热机效率。下列措施中，不能提高热机效率的是()A改善燃烧条件，使燃料充分燃烧B采用新技术尽量减少各种热量损失C保证良好的润滑，减少传动部分的摩擦D选用热值较大的燃料【例4】D【解析】巩固练习总 结 提高热机效率的措施是减少各种能量损失，提高能量的利用率。为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是()A尽可能使燃料充分燃烧B尽量延长热机的工作时间C
8、尽量减少由于热传递而散失的能量D尽量减少热机部件之间的摩擦1课堂检测 如果用燃料释放的能量来开动热机，用来做_功的那部分能量，与燃料完全燃烧时所放出的能量之比，叫做热机的效率。一般来说，汽油机的效率_(填“高于”或“低于”)柴油机的效率。2课堂检测 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。知识点 1 环境保护 知识点 31.热机的利用带来的环境污染主要有大气污染和噪声污染。2.燃料造成大气污染的主要原因是：燃料中有杂质，燃烧会生成二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳等有害气体和粉尘。3.为了保护环境，人们采取措施，减少废气和粉尘的污染以及噪声污染。保护的环境的措施：1.改进燃烧设备
9、，加装消烟除尘装置;2.集中供热；3.改用气体燃料，普及煤气和天然气；4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。A、B、C中的措施均有利于缓解汽车尾气造成的环境污染；D中措施目前来讲并不现实，故选D。汽车发动机是典型的热机，随着生活水平的提高，汽车已逐渐进入百姓家庭，为人们的出行带来了方便，但汽车尾气的排放对环境造成了严重的破坏，下列控制汽车尾气的污染的措施中，不可行的是()A制定严格排放标准 B推广无铅汽油C发展电动汽车D淘汰汽车【例5】D【导引】热机的广泛使用极大地促进了社会的发展，但同时也带来了环境污染问题。热机对环境的污染主要表现在()A大气污染和水污染B大气污染和固体废弃物染C大气污染
10、和噪声污染D噪声污染和水污染1燃烧热值机械能QqmQqV燃料内能(化学能)热机效率环境污染有效利用热量 散失课堂小结 1.热值与热量的综合计算：在这一题型中，都要利用等量关系式：Q吸Q放或Q吸 Q放。2.解决能量转化类计算题的一般规律：首先找到能量转化关系式，再利用相应公式展开来列方程，最后代入已知量求解；或在这个等量关系的基础上，利用相应的公式分步解答。课堂小结（来自教材）完全燃烧相同质量的甲、乙两种燃料时，若甲放出的热量多，则甲的热值比乙的热值 _.在煤炭市场中，少数不法商贩将矸石粉碎后掺在优质煤中销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的()A.热值B.比热容C.温度D.质量
11、12课堂检测（来自教材）现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有()A.较大的比热容B.较低的沸点C.较大的热值D.较高的凝固点干木柴的热值是1.2107J/kg,它的物理意义是_。完全燃烧4kg的干木柴，能放出_热量。34热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，并且会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，同时指出可能造成哪些环境污染。5（来自教材）6(中考镇江)某同学用如图所示装置测量酒精热值，他在烧杯中加入300 g水，调好装置后，加热使水温升高50，水需要吸收的热量为_J，他测得此过程中消耗了6 g酒精，利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，算得
12、酒精热值q_J/kg，他查表得到q酒精3.0107 J/kg，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是_(写出一条原因即可)。(中考黑河)在1标准大气压下，把体积为2 L、温度为20 的水烧至沸腾，水至少需要吸收_J的热量。若不计热量损失，需要完全燃烧_kg干木柴。已知c水4.2103 J/(kg)，q干木柴1.2107 J/kg7(中考内江)如图所示，是最新一款无人驾驶汽车。汽车自动驾驶时使用雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km时，消耗汽油1.5 L。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%，已知汽油的密度为0.8103 kg/m3，汽油的热值为4.5107 J/kg。那么，在这段运动过程中：(1)汽车发动机做的有用功是多少？(2)汽车的输出功率为多少？8
