1、AV第十三章 内能与热机第第4节节 热机效率热机效率和和环境保护环境保护学习目标学习目标1.从能量转化的角度认识燃料的热值。从能量转化的角度认识燃料的热值。知道燃料热值的物理意义及其单位；知道燃料热值的物理意义及其单位；2.了解内能的利用在人类发展史上的了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。重要意义。3.通过能量的转化和转移，认识热机通过能量的转化和转移，认识热机效率。效率。情景导入情景导入它们都离不开燃料。它们都离不开燃料。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。新课讲解新课讲解固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料请你说说请你说说日常生活
2、中常用到的燃料有哪些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。木等植物的秸杆作燃料。燃料可分为三种燃料可分为三种新课讲解新课讲解一、热机效率一、热机效率 质质量相等的不同燃料在完全燃烧时所量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。放出的热量是不同的。在在物理学中，把物理学中，把1kg某种燃料在某种燃料在完全完全燃烧燃烧时所放出的热量叫做时所放出的热量叫做燃料的热值燃料的热值。热值的符号：热值的符号：q 单位：单位：
3、J/kg （J/m3）固体和液固体和液体燃料体燃料气体燃料气体燃料 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无关。的大小的物理量，同种燃料的热值与燃料的质量无关。新课讲解新课讲解质量为质量为m的燃料完全燃烧释放的能量是的燃料完全燃烧释放的能量是：Q：燃料完全燃烧释放的热量：燃料完全燃烧释放的热量q：燃料的热值：燃料的热值m：燃料的质量：燃料的质量新课讲解新课讲解无烟煤的热值为无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示，表示1kg的煤在完全燃的煤在完全燃烧时所放出的热量为烧时所放出的热量为3.4107J。表示表示
4、1m3的液化气在的液化气在完全燃烧时所放出的热量为完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。新课讲解新课讲解请计算：请计算：干木柴干木柴烟煤烟煤汽油汽油新课讲解新课讲解热机效率热机效率讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢能全部用来对外做有用功呢?由于机械传动由于机械传动等，克服摩擦等，克服摩擦所消耗的能量所消耗的能量燃料很难全部燃烧，燃料很难全部燃烧，燃料的化学能不能燃料的化学能不能全部释放全部释放机械传热损失机械传热损失一部分能量一部分能量热机真热机真正转变为正转变为对外做功对外做功的部分的部分废气排出带走的能量废
5、气排出带走的能量热机热机中燃中燃料释料释放能放能量的量的主要主要走向走向示意示意图图新课讲解新课讲解热机效率热机效率热机转变为有用功的能量与燃料完热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机全燃烧释放的能量的比值称为热机效率，即：效率，即：=W有有Q放放100%新课讲解新课讲解想一想想一想热机的效率能达到热机的效率能达到100%吗吗?为什么为什么?不不能达到能达到100%，因为热机中可用于做有用功的，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，因能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一部分，因为各种热量损失以燃料条件的限制，这部分能量远为各种热量损失以燃料条
6、件的限制，这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总远小于总能量，所以其与燃料完全燃烧所放出的总能量的比值必然小于能量的比值必然小于1，即热机效率小于，即热机效率小于100%。新课讲解新课讲解环境保护环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许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：多环境污染问题：新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解1.对人体健康的直接危害对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死。引起肺水肿等疾病
7、而使人致死。2.引起河流、湖泊的水体酸化引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动严重影响水生动植物的生长。植物的生长。3.破坏土壤、植被、森林。破坏土壤、植被、森林。4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料。腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料。5.渗入地下渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍。性地下水中高很多倍。新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解新课讲解讨论交讨论交流流如何保护我们的环境如何保护我们的环境?1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置改进燃烧设备，加装消烟除尘装置;2.集中供热；集中供热；3.改用气体燃料，普
8、及煤气和天然气；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充分开发利用污染少和无污染的新能源。新课讲解新课讲解洛洛杉机光化学烟雾事件杉机光化学烟雾事件首先，什么是光化学烟雾呢首先，什么是光化学烟雾呢?氮氧化物、烃类等一氮氧化物、烃类等一次污染物在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，次污染物在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，生成臭氧生成臭氧(占产物占产物85%以上以上)、过氧乙酰硝酸酯、高活性自、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛类、酮类和有机酸等二次污染物，这些一次污由基、醛类、酮类和有机酸等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物形成的混合物称为光化学烟雾
9、，它呈染物和二次污染物形成的混合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有刺激性和很强的氧化性，可造成人类及动植浅兰色、有刺激性和很强的氧化性，可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。物疾病、建筑物毁坏等危害。洛杉机光化学烟雾事件是指洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至年代初期至50年代，年代，发生于美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。发生于美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山，处于该市临海依山，处于50公里长的盆地中，一年有公里长的盆地中，一年有300天出天出现逆温现逆温(即大气层某一高度上的温度不随高度递减，出现即大气层某一高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这
10、会阻碍大气向上的对流扩散和污染反常增加或不变。这会阻碍大气向上的对流扩散和污染物的扩散物的扩散)，510月阳光强烈。月阳光强烈。新课讲解新课讲解 由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、由于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气，加之洛杉机市特殊的地理及气候一氧化碳等废气，加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自条件，自1943年开始，形成了多次光化学烟雾事件。年开始，形成了多次光化学烟雾事件。当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激，其中以当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激，其中以1952年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉痛、年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉痛、咳嗽、皮肤潮红
11、等症状，严重者心肺功能衰竭，导咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，导致近致近400位位65岁以上老人死亡。此外，植物大面积死岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多。亡，车祸增多。课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结随堂演练随堂演练1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平、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：木柴约均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约千克，烟煤约80千克，千克，液化石油气约液化石油气约30千克，煤气约千克，煤气约60千克。这四种燃料千克。这四种燃料中的热值最高的是中的热值最高的是()A、液化石油气、液化石油气B、煤气、煤气C、烟煤、烟煤D、木柴、木柴A2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是、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因为液态氢具有（）A、较小的质量、较小的质量B、较小的密度、较小的密度C、较大的比热、较大的比热容容D、较大的热值、较大的热值D随堂演练随堂演练 答案解析解析关闭 答案解析关闭随堂演练随堂演练 答案解析解析关闭 答案解析关闭完成同步练习完成同步练习。课后作业课后作业AV谢谢观看谢谢观看
