沪科版物理九年级第十三章内能与热机第四节热机效率和环境保护

4.4×107 氢气 1.4×108
无烟煤 3.4×107 汽油
4.6×107
木炭
×107 煤油
4.6×107
热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关， 与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关。
热值的物理意义
木炭: 3.4×107J/kg 物理意义: 1千克木炭完全燃烧时放出的热量是
3.4×107J 煤气: 3.9×107J/m3 物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是 3.9×107J
实验方法 控制变量法和转换法
大量的实验事实证明， 燃烧相同质量的不同燃料，
放出的热量是不同的。 我们用热值这个概念来 表示燃料放出热量的本领。
热值：
某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比。
定义式：
qQ m
q: 燃料的热值 Q：燃料完全燃烧放出的热量 m: 燃料的质量
热值单位：焦每千克；符号：J/kg。 气体燃料：J/m3。
固体燃料
气体燃料
液体燃料
燃料可分为三种
质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的 热量是不同的。
用柴烧水
用煤球烧水 用天然气烧水
用不同的燃料把水烧开，需要的时间不同。
不同燃料在燃烧时所放出的热量是不同的。
燃料的热值
【提出问题】不同燃料的放热本领相同吗？怎么比 较它们谁的放热本领强呢？
【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对 相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少， 来确定燃料的放热本领。
物理意义： 热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义）
固体（ J/kg ）
液体（ J/kg ）
气体（ J/m3 ）
干木柴 1.2×107 酒精
3.0×107 煤气 3.9×107
烟煤 2.9×107 柴油
4.3×107 天然气 4.4×107
焦炭 3.0×107 石油
沪科版物理九年级（全一册）
第十三章 内能与热机
第四节 热机的效率和环境保护
【想想议议】从哪里可以获得内能？
柴薪
石油
煤炭
天然气
燃料的燃烧的过程是化学能转化为内能的过程。
〖请你说说〗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、 煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，还用草 木等植物的秸杆作燃料。
若用干木柴完全燃烧来获得这些热量，需要多少t
干木柴？
干木柴的热值1.2×107 J/kg
需要干木柴：
约120t干木柴与10t氢完全燃烧放出的热量相当。
【想想议议】在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？燃 料燃烧释放的能量都到哪里去了？
用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃 烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
由 W 得，汽油完全燃烧需放出热量：
Q放
Q放
W
4.32 108 J 25%
1.728 109 J；
由 Q 放=mq 得，消耗汽油的质量： m
Q放 q
1.728 109 J 4.5 107 J/kg
38.4kg.
环境保护
煤、石油、天然气等燃料的利用，使人 们获得大量内能，给人类文明带来进步。同 时也造成环境污染，给人们带来危害。
（2）又根据
W有用
Q放
可知，需要求出汽车行
驶过程中做的有用功；
（3）又根据W=Pt可知，需要求出汽车行驶的
时间；
（4）汽车行驶的时间t可由速度公式求出。
解：汽车行驶的时间： t s 108km 2h 7200s； v 54km / h
小汽车行驶 2h 牵引力做功：W=Pt=6×104W×7200s=4.32×108J ；
提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； 改进热机，减少各种能量损失； 利用废气的能量。
【例题】某汽车的输出功率是60kW，正常行驶的速度 为54km/h，汽车内燃机的效率是25%，该汽车要是行驶 108km，要消耗多少kg的汽油？（汽油的热值 4.6×107J/kg）
分析：（1）要计算出消耗的汽油质量，根据 Q=mq可知，需要求出消耗的汽油完全燃烧释 放的热量。
公式 W有用100%
Q放
汽油机的效率为 20%~30% 蒸汽机的效率只有6%~15%
柴油机的效率为30%~45%
能量损失、热机效率不高的原因: 1）燃料的不完全燃烧 2)燃烧产生的热量被机器散
发（热量直接散失） 3)克服摩擦做功而消耗的能
量 4)废气带走的热量
【思考】如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
造成污染的主要物质有：燃料里含有杂 质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫、 氮氧化物等，燃烧不完全还会产生一氧化碳 和粉尘。
环境保护 全世界因使用燃料，每年排入大气中的
有害物质，包括粉尘、二氧化硫等，达几亿 吨之多！
大气污染不但直接有害人体健康，而且 还会影响植物的生长，甚至影响全球的气候。 大气中的二氧化碳和氮氧化物经化学变化溶 于水后，会产生酸雨，危害农作物、森林和 湖泊中的生物。
热机对环境的影响
• 1.热机对大气的影响（大气污染）。 • （1）产生有毒气体。 • （2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。 • （3) 产生粉尘。 • 2.热机产生噪声（噪声污染）。
大气污染
大气污染对植物的危害
酸雨的形成
保护环境采取的措施 ①改进燃烧设备，消除烟尘
②提高燃料的综合利用率，集中供暖
太阳能 水能
风能 地热能
③充分开发利用无污染能源
④大力植树造林
⑤在内燃机排气管上安装 消声器，减小噪声污染
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计算热量公式：
Q放=mq （液体和固体） Q放=Vq (气体)
Q：燃料完全燃烧释放的热量 ｑ：燃料的热值
ｍ：燃料的质量、V：燃料的体积
根据热值表，计算一下10t氢完全燃烧放出多少焦
耳的热量？
氢的热值是1.4×108 J/kg
放出热量：Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J