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第四节 热机效率和环境保护

发布时间:2013-10-03 10:23:36  

第十二章

内能与热机

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。

〖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,农村还 用草木等植物的秸杆作燃料。

固体燃料

气体燃料 燃料可分为三种

液体燃料

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。 在物理学中,把1kg某种燃料在完全燃 烧时所放出的热量叫做燃料的热值。
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。
固体和 液体燃 料

气体燃料

热值的符号:q 单位: J/kg

(J/m3)

? 质量为m的燃料完全燃 烧释放的能量是:

Q=mq
Q:燃料完全燃烧释放的热量

q:燃料的热值
m:燃料的质量

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。

请计算:

干木柴

烟煤

汽油

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?
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 效率,即:

η=

W有

Q放

×100%

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。

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,热 机效率小于100%。

环境保护
? 热机为人类的发展做出了重大贡献,但也 带来了许多环境污染问题:

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.

4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性 地下水中高很多倍.

结束

讨论交流
? 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。

洛杉机光化学烟雾事件 首先,什么是光化学烟雾呢?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,生成臭氧 (占产物85%以上)、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,可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。 洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50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。该市临海依山, 处于50公里长的盆地中,一年有300天出现逆温(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。这会阻碍 大气向上的对流扩散和污染物的扩散),5~10月阳光强烈。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条件,自1943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1952年的一次最为严重,大批居民发生眼睛红肿、喉痛、 咳嗽、皮肤潮红等症状,严重者心肺功能衰竭,导致近400位 65岁以上老人死亡。此外,植物大面积死亡,车祸增多。

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200千克,烟煤约80千克, 液化石油气约30千克,煤气约60千克。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2千克柴 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1.98×107J。 (柴油的热值为3.3×107J/kg

4、完全燃烧140克焦炭(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?


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