热机效率和环境保护学案

热机效率和环境保护学案

‎ ‎ ‎12.4热机效率和环境保护 学习目标：‎ ‎1.从生活中体会不同燃料燃烧释放热能的本领不同,建立燃料热值概念。‎ ‎2. 会查燃料的热值表。能根据燃料的热值计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热 量。‎ ‎3、 能说出热机工作时燃料释放的能量的主要流向。对热机效率有初步认识 ,能大致说出提高热机效率的途径。‎ ‎4. 能举例说明燃料燃烧产生的排放物对环境的影响,能从科学角度读懂媒体对与热机 有关的环境方面的报道,培养自觉的环保意识。‎ ‎5. 能大致说出燃料内能的利用与人类社会的关系。‎ 学法指导 热值反映了燃料的燃烧特性.它的大小只与原料本身的性质有关,而与燃料的形状、体积、质量的多少无关.理解热值的概念应抓住三个关键:l kg 、某种燃料、完全燃 烧 .否则燃料燃烧放出的热量就不是燃料的热值 .‎ 本节的习题重点是围绕根据热值公式 Q=mq和物体的吸、放热公式 Q=cmΔt 综合起来设计.在解题时,先要分析各物理量之间的关系,然后运用公式代人数值求解.求公式的掌握和对物体吸、放热过程的正确理解是解题关键 .‎ 释疑解难 ‎1. 燃料的热值 ‎(l) 对于热值概念的理解 , 应主要抓住三个关键词:l kg、某种燃料 、完全燃烧 ."l kg" 是指燃料的质量 .如果燃料的质量不是lkg, 那么完全燃烧时放出的热量就不等于热值的数值."某种燃料"是说热值与燃料的种类有关,确定了燃料才能确定热值,不同的燃料有不同的热值.由此可见,热值反映了燃料的燃烧特性,热值大,说明这种燃料完全燃烧时放的的热量多,或者说化学能转化成的内能多。"“完全燃烧”是一种理想的燃料状态,是指燃料烧完烧尽 。1kg的某种燃料只有完全燃烧放出的热量才等于这种燃料的燃烧值。‎ ‎(2) 热值反映了不同燃料完全燃烧时放热本领不同的特性。不同的燃料,其热值一般不同,同一种燃抖的热值是一定的,与燃料的质量,体积放出热量的多少等无关。‎ ‎2. 热机效率 ‎(1) 热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量的利用率,热机性能的一个重要标志.‎ ‎(2) 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1。柴油机的效率比汽油机的效率高,主要是因为柴油机在压缩冲程中对气体的压缩比汽油机更大。热机的效率跟热机做功的多少、功率大小无关 .‎ 3‎ ‎ ‎ ‎3. 环境保护 燃料的利用使人类得到大量内能,但同时造成环境污染,尤其是热机的使用.因此,保护环境,控制和消除大气污染是必须重视的问题,对于内能利用中产生的污染,可采取的防治措施有:‎ ‎(1) 改进燃烧设备;‎ ‎(2) 集中供热,减少大气污染;‎ ‎(3) 充分开发利用污染小或无污染的能源；‎ ‎(4) 在内燃机排气管上安装消声器来减小噪声污染.‎ 自我检测 ‎1、煤油的比热容是 2.1× l03 J/(kg ·℃ ), 将质量4kg的煤油从20℃加热到70℃需要吸收 J热量,如果将煤油倒掉一半,它的比热容将为 J/(kg ·℃ ).‎ ‎2、在我国实施的 " 西气东输 " 工程中,西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比,从热学角度分析它突出的优点是 ； 从环保角度分析它突出的优点是 .( 天然气、煤的热值分别为1.14 ×108J/kg、3x107J/kg)。‎ ‎3、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为:木材约200kg,烟煤约 80kg,液化石油气约3Okg.煤气约6Okg.这四种燃料中哪一种燃料的热值最高?( )‎ A.、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木材 参考答案：‎ ‎1.4.2χ105;2.1χ103 2.热值较大； 含杂质少，利用率高，污染少 3.A 课外空间 一、酸雨简介 酸雨被称做 "空中死神", 它的主要成分是腐蚀性极强的 H2S03 和HN03, 腐蚀建筑物, 锈蚀输电导线和通讯线路,造成电力传输和信号传输的效率降低.由于锈蚀大大增加了导线接头处和开关触头间的电阻,当有较大电流通过时,这些地方温度升得很高,易烧断导线或烧坏开关造成线路故障。酸雨使土壤酸化,使林木降低抗病虫害能力。在酸性湖泊中,鱼卵不能孵化,微生物组成发生变化,有机物分解减慢,各级食物链改变，浮游植物和浮游生物减少,从而使鱼类饵料减少,导致鱼的种类和数量减少.‎ ‎2、怎样区分比热容和热值 列表比较比热容和热值 ‎--‎ 比热容 热值 不 概念 单位质量的某种物质温度升高(或降低)1‎ ‎1‎ 3‎ ‎ ‎ 同 点 ‎℃时吸收(或放出)的热量 kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量 单位 J/(kg ·℃)‎ J/kg 量度式 C=Q/mΔt q=Q/m 影响因素 与热量、质量、温度的改变量无关,与本身因素有关 与燃料的体积、质量、放出的热量的多少无关，与本身因素有关。‎ 相同点 都是物质本身的热学特性 说明 比热容是物质的特性,每种物质都有自己的比热容.不同物质的比热容一般不同 热值也是物质的特性,但只有燃料才有热值,因此应为燃料本身的特性.不同燃料的热值一般不同.。‎ 三、人们在利用内能时为什么会产生环境问题 ?‎ 人们为了获得内能,常使用煤、石油、天然气等燃料,而煤、石油燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物等,另外燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳,这些有害气体、烟尘排放到大气中,就会污染大气。大气污染不但直接有害人体健康,而且会影响植物的正常生长,甚至影响全球气候,大气中的二氧化硫和氮氧化物含量过高时会产生酸雨，由于大气中二氧化碳含量增高,使地球气温受温室效应的影响越来越显著。‎ 四、瓦特和蒸汽机 ‎200 多年前, 英国苏格兰西部格林克镇的一位木匠家里 ,诞生了一条小生命,这就是后来的物理学家瓦特 .‎ 瓦特家里很穷,他小时候没钱进学校读书, 就跟着奶奶操劳家务.有一次,瓦特烧水时, 发现水烧开以后蒸气把壶盖顶了起来 .他问奶奶 .为什么水开了 .壶盖会砰砰直跳 .对这个已经习以为常的问题奶奶无法回答.瓦特想 : 壶盖自己是不会动的,水烧开了,产生水蒸气,水蒸气往上冒,是水蒸气推动了它 , 如果把壶里的 水 增加几千倍、几万倍，力最将会更大,一定能顶起比壶盖重几万倍的东西.‎ 瓦特的父亲是造船木工, 瓦特稍大一点后，就经常学着父亲敲敲打打，仿造小机器模型，养成了制造机械的浓厚兴趣。‎ 瓦特l8岁时到格拉斯某城学习制造教学仪器，以后又到伦敦一家钟表店里当学徒 .在丁 工作之余,瓦特又向当地著名机械师摩根学本领.由于他发奋学习,终于掌握了制造复杂机械的手艺。‎ l763 年, 里的纽可曼学校有一台蒸气机坏了,急需修理.瓦持了解后立即赶到那 里 , 这是一台非常原始的蒸汽机,但瓦特认为这是一个难得的学习机会.他把机器拆开,一个零件一个零件地研究,并进行修理,最后又安装好, 机器虽修好了, 但活塞只能带动机械做往复运动.动作缓慢,效率极低,聪明好学的瓦特苦思冥想 .天天实验 .遇到问题就向别人请教 , 大胆对蒸汽机 进行改革 , 终于在 1784 年取得了成功 , 将往复 运动变为旋转运动 , 用于交通运输的火年、轮船做动力 .瓦特的 1: 作把蒸汽机的发月号 推向了一个新的高峰 , 为大机器的生产提供了应有的条件 , 同时也为科学和文明写了 光辉的一页 .‎ 3‎