13.4.《热机效率和环境保护》第一课时2013.10.2.

火箭的发射也需要燃料
一些发动机的燃料燃烧不完全，排放 发电厂也需要消耗燃料来获得电能 的废气中含有很多的粉尘和有害气体 内燃机车工作时需要消耗燃料
第十三章
内能与热机
济宁一中分校 2013.10.8.
常见的燃料：煤、石油、天然气、木料、秸秆等
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。
一、燃料的热值
已知：m=140g=0.14kg, q=3.0×107J/kg, η=30%, m水=30kg, t1=20℃, 求：Q放、 t2. 解：Q=mq=0.14kg×3.0×107J/kg =4.2×106J， Q吸=ηQ=30%×4.2×106J =1.26×106J. 由Q吸=cm(t2 –t1)得 Q吸 1.26×106J ____________________ =10℃, t2 - t1= ——— = cm 4.2×103J/(kg· ×30kg ℃) t2=t1+10℃=20℃+10℃=30℃. 答：焦炭燃烧放出的热量是4.2×106J，水的温 度升高到30℃.
3.0×107 3.4×107 燃料 氢气 天然气 液化石油气 煤气
燃料 酒精 柴油 汽油
煤油 原油
热值q/(J· -1) kg 3.0×107 3.3×107 4.6×107
4.6×107 4.4×107 热值q/(J· -3) m 1.4×108 (3.3～4.5)×107 4.9×107 1.8×107
三、环境保护
• 热机的使用为人类社会的发展做出了重大 贡献，但也带来了许多环境污染问题：
工厂向空气 排放粉尘和 有害气体， 污染环境。
酸
雨
酸雨的危害
1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒 性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引 起肺水肿等疾病而致人死亡. 2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动、 植物的生长. 3.破坏土壤、植被、森林.
Q水吸= Q酒精=1.5×107J, Q吸=cm(t2-t1), Q吸 1.5×107J =42kg. m水= c(t2-t1) = 4.2×103(kg· × (100℃-15℃) ℃)
请计算：
学校在室温20℃时，每天向 学生供100kg开水。烧这些 水若用以下燃料，则需：
干木柴
烟煤
汽油
烧开100kg的水需要的热量：
常见气体燃 料的热值
燃料热值的意义：
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的 煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。 液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液 化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
例题：0.5kg的酒精完全燃烧释放的热量是多少？相当 于把多少15℃的水加热到沸腾需要的热量？ 已知：m酒精=0.5kg，q= 3.0×107J/kg，t1=15℃,t2=100℃. 求：Q酒精，m水. 解：Q酒精=qm酒精= 3.0×107J/kg×0.5kg=1.5×107J.
二、热机的效率
热机中燃料释 放能量的主要 走向示意图 废气排出带 走的能量
由于机械传动 等，克服摩擦 所消耗的能量
• 热机运转中，对外做的有用功与燃料 完全燃烧释放的能量的比值称为热机 效率，即：
W有 ____ η = Q总
╳
100%
想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有 用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能 量的一部分。因为受各种条件的限制，存 在热量损失，还由于存在摩擦损失能量， 做有用功的这部分能量总是小于总能量， 所以这部分能量与燃料完全燃烧所放出的 总能量的比值必然小于1，即热机效率小 于100%。
1、课上完成课本53页到55页练习。
2、课上完成《同步学习》上所有的练习。
= 2.8kg
= 1.16kg
Q 3.36×107J ___ m汽油= = —————— = 0.73kg q汽油 4.6×107J/kg
交流讨论
按刚才的计算，用这些燃料能把100kg的 水烧开吗？为什么？
按刚才的计算求出得燃料的质量不能把 100kg的水烧开，因为在烧水的过程中， 有热量的损失，实际需要的燃料多。 同样的道理，汽车或拖拉机上得热机工作时， 燃料燃烧释放的内能全部用来做功了吗？为什 么？ 没有，因为实际工作的过程中，燃料燃 烧释放的内能有损失。
4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下，污染地下水，使水中铝、铜、锌、 镉的含量比中性地下水中高很多倍。
酸雨的危害
1、对人体健康的直接危害，硫酸雾和硫酸盐雾的 毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部组织， 引起肺水肿等疾病而使人致死。 2、引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动、 植物的生长。 3、破坏土壤、植被、森林。
Q=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg· ℃)×100kg ×(100℃-20℃) =3.36×107J
由 Q=mq Q 3.36×107J m木柴=___ = —————— q木柴 1.2×107J/kg Q 3.36×107J m烟煤= ___ = —————— q烟煤 2.9×107J/kg
燃料的热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与所 用燃料的质量的比值，叫做这种燃料的热值。 热值的符号：q，热值的单位：J/kg。 气体燃料的热值单位： J/m3。
燃料燃烧释放的热量：Q=mq
Q:燃料完全燃烧释放的热量 m：燃料的质量 q：燃料的热值
常见燃料的热值
燃料 干木材 煤炭 无烟煤
焦炭 木炭
热值q/(J· -1) kg 1.2×107 2.9×107 3.4×107
议一议
怎样提高热机的效率？
•使燃料充分燃烧;
•尽量减少各种热量损失；
•在热机的设计和制造上采用先进的技术；
•注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩 擦阻力而额外消耗的能量。
常见热机的效率：
第一台蒸柴油机： 30%～40%
喷气式飞机的发动机： 50%～60%
4、腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料。
5、渗入地下污染地下水，使水中铝、铜、锌、镉 的含量比中性地下水中高很多倍。
交流讨论
• 如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，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。
当堂检测反馈
1、四口这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200kg，烟煤约80kg，液化 石油气约30kg，煤气约60kg。这四种燃料中的热 值最高的是（ A ） A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是 因为液态氢具有（ D ） 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
3、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 2kg柴油能放热 6.6×107 J，这些热通过柴 油机的转化,能对外做有用功 1.98×107 J。 （柴油的热值为3.3×107J/kg）
4、完全燃烧140g焦炭（焦炭的热值为 3.0×107J/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 水温度升高到多少度？