九年级物理 12.4 热机效率和环境保护学案 沪科版

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1、第四节热机效率和环境保护一、课前知识准备1．热机工作时把转化为。2．热机工作时会产生污染和污染。答案：1.内能；机械能2.废气；噪声二、名师解读点拨知识点1：燃料的热值【思考】人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭．燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储藏在燃料中的化学能被释放，转变成周围物体的内能．在现代社会，人类所用能量的绝大部分依然是从燃料的燃烧中获得的。人类能使用的燃料有哪些？这些燃料有什么不同？【点拨】不同燃料燃烧释放能量的能力是不同的，1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃

2、料的。热值用q表示，单位是J/kg。答案：热值【注意】气体燃料的热值单位通常用J/m3。【明确】热值是反映相同质量的不同燃料燃烧，放出的热量是不同的这一特性的物理量，不同燃料的热值不同，同种燃料的热值与燃料的质量无关。热值也是反映燃料燃烧时化学能转化为内能的本领大小的物理量．【想一想】热值的物理意义【点拨】查燃料热值表，柴油的热值是3.3×107J/kg，其物理意义是：1kg柴油完全燃烧释放出3.3×107J的热量。计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。Q=mq=4kg×3.3×107J/kg=1.

3、32×108J。【想一想】提高燃料利用率的途径。【点拨】①改善燃烧条件，使燃料尽可能燃烧充分；②尽可能减少各种热量损失。③城市集中供热：城市集中供热，是指在城市的一个较大的区域内，利用集中的热源，向该区域内的工厂及民用建筑供应生产、生活用热。由于用大型或较大型的高效锅炉取代分散的小锅炉，使锅炉的热效率达80％～90％以上。　　④热电联产：热电联产，是指在同一电厂中将供热和发电联合在一起，简称CHP。热电联产将普通电厂本来废弃的热量加以利用，为工业和家庭提供廉价的取暖用热，这样可大大提高热效率。　

4、　通常的火力发电，其效率约为30％～35％。这意味着每产出1×106J的电能，就有2×106J的热量白白浪费掉。将这部分热量重新用来加热水，完全可以满足电厂附近区域的工厂和住宅区的取暖需要。热电联产通常采用蒸汽轮机驱动发电机发电，而将废气用来对现有的锅炉装置补充加热，其总效率可达80％。知识点2：热机效率【思考】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？【点拨】由热机工作时能量走向图可知，真正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。热机转变为有用功的能量与燃

5、料完全燃烧释放的能量的比值称为，即η=W有/(mq)．答案：热机效率【明确】提高热机效率的主要途径使燃料充分燃烧；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，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。【辨析】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，因为各种热量损失以及燃烧条件的限制，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能量的比值必然小于1，即热机效率总小于10

6、0%。知识点3：环境保护【思考】燃料燃烧以及热机工作时对环境的影响【点拨】①燃料燃烧排放的烟尘使大气十分浑浊；②排放的二氧化硫会形成酸雨；③排放大量二氧化碳会加剧温室效应；④汽车尾气中的氮氧化物还会造成光化学污染；⑤热机工作时还会产生噪声污染。【明确】环境保护措施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。三、拓展整合创新类型之一：热值【例1】干木材的热值是1.2×107J/kg，它的物理意义是______________

7、______．要放出3.6×107J的热量，需要完全燃烧__________kg的干木材．解析：其物理意义是：1kg干木柴完全燃烧放出1.2×107的热量。由Q放=qm得：【变式题】已知酒精的热值为q，质量为m的酒精完全燃烧一半放出的热量为，剩余酒精的热值为。解析：同中燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同．它反映的是燃料的特性，其大小和燃料质量多少、是否完全燃烧、放出的热量大小无关。答案：qm/2；q类型之二：热效率【例2】学习了电学和热学知识后，小华通过实验得知：用电热壶将20℃、15kg的

8、水加热到100℃，需要1.05元电费。用煤气灶做同样的实验，则需要消耗0.42元的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg．℃）。（1）如果使用煤炉做同样的实验，已知煤炉燃烧所用无烟煤的热值为3.4×107J/kg，假设煤炉的热能利用率为20%，无烟煤的价格是0.34元/kg。则需花费多少钱？（2）如果某地区可以同时提供电、煤气和煤，从经济和环保等角度综合分析，你会建议使用哪种燃料？请阐明理由。解析：(1)Q吸=cmΔt=4.2×103J/kg·℃×15×103kg×80℃=5.04×10