練案九年級物理全冊 第13章 內能與熱機 第4節(jié) 熱機效率和環(huán)境保護課件 （新版）滬科版

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1、第四節(jié)熱機效率和環(huán)境保護第四節(jié)熱機效率和環(huán)境保護1.1.燃料的熱值燃料的熱值(1)(1)定義定義: :某種燃料完全燃燒放出的熱量與某種燃料完全燃燒放出的熱量與 之比之比. .符符號號:q.:q.(2)(2)單位單位: :焦焦/ /千克千克(J/kg).(J/kg).氣體燃料的熱值對應的單位氣體燃料的熱值對應的單位:J/m:J/m3 3. .(3)(3)燃料完全燃燒放熱計算公式燃料完全燃燒放熱計算公式:Q=:Q= .2.2.熱機效率熱機效率(1)(1)定義定義: :熱機運轉中熱機運轉中, ,對外做的對外做的 與燃料與燃料 所釋放的所釋放的 的比值稱為熱機效率的比值稱為熱機效率(2)(2)提高熱機

2、效率的主要途徑是減少熱機工作中的各種提高熱機效率的主要途徑是減少熱機工作中的各種 .(3)(3)汽油機比柴油機的效率汽油機比柴油機的效率 .所用該燃料的質量所用該燃料的質量mqmq有用功有用功完全燃燒完全燃燒能量能量能量損失能量損失低低3.3.環(huán)境保護環(huán)境保護熱機工作時排出的大量熱機工作時排出的大量 , ,燃料燃燒排放的燃料燃燒排放的 使大氣渾濁使大氣渾濁, ,排放排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物, ,會形成酸雨會形成酸雨, ,這些對大氣這些對大氣, ,環(huán)境都環(huán)境都有嚴重污染有嚴重污染.尾氣尾氣煙塵煙塵燃料的熱值燃料的熱值 1.1.關于燃料的熱值關于燃料的熱

3、值, ,以下說法中正確的是以下說法中正確的是( ( ) )A.A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況無關燃料的熱值與燃料的燃燒情況無關B.B.容易燃燒的燃料容易燃燒的燃料, ,熱值一定大熱值一定大C.C.煤的熱值大于干木柴的熱值煤的熱值大于干木柴的熱值, ,燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多熱量多D.D.為了獲得較多的熱量為了獲得較多的熱量, ,一定要用熱值高的燃料一定要用熱值高的燃料解析解析: :燃料的熱值是燃料的一種特性燃料的熱值是燃料的一種特性, ,它只與燃料的種類有關它只與燃料的種類有關, ,而與燃料的質而與燃料的質量、燃燒與否、是否容易燃燒無關

4、量、燃燒與否、是否容易燃燒無關; ;燃料燃燒時放出的熱量與燃料的熱值、燃料燃燒時放出的熱量與燃料的熱值、燃料的質量、燃燒是否完全有關燃料的質量、燃燒是否完全有關, ,如果只知道兩種燃料的熱值大小如果只知道兩種燃料的熱值大小, ,兩者的質兩者的質量大小、燃燒是否完全并不知道量大小、燃燒是否完全并不知道, ,便不能確定哪種燃料放出的熱量多便不能確定哪種燃料放出的熱量多. .A A 如圖所示如圖所示, ,是是A A、B B兩種燃料完全燃燒釋放的熱量兩種燃料完全燃燒釋放的熱量Q Q與其質量與其質量m m的關系圖的關系圖, ,從圖中可看出從圖中可看出A A燃料的熱值燃料的熱值 B B燃料的熱值燃料的熱值

5、( (選填選填“大大于于”“”“小于小于”或或“等于等于”).).在標準大氣壓下在標準大氣壓下, ,若一定質量的若一定質量的B B燃料完全燃燒燃料完全燃燒釋放的熱量為釋放的熱量為4.94.910106 6J,J,其中有其中有60%60%的熱量被質量為的熱量被質量為10 kg10 kg、初始溫度為、初始溫度為38 38 的水吸收的水吸收,c,c水水=4.2=4.210103 3J/(kgJ/(kg),),則水的溫度將升高則水的溫度將升高 .2.(20142.(2014綿陽綿陽) )小于小于6262熱機的效率熱機的效率3.3.有甲、乙兩臺熱機有甲、乙兩臺熱機, ,它們的燃料種類和燃燒情況相同它們的

6、燃料種類和燃燒情況相同, ,甲的效率比乙的甲的效率比乙的效率低效率低, ,這表明這表明( ( ) )A.A.甲熱機比乙熱機做的有用功少甲熱機比乙熱機做的有用功少B.B.甲熱機比乙熱機消耗的燃料多甲熱機比乙熱機消耗的燃料多C.C.在做有用功相同的條件下在做有用功相同的條件下, ,消耗同種燃料消耗同種燃料, ,甲比乙的多甲比乙的多D.D.在做有用功相同的條件下在做有用功相同的條件下, ,甲損失的能量比乙少甲損失的能量比乙少解析解析: :甲熱機的效率低甲熱機的效率低, ,說明甲熱機工作時所做有用功與燃料完全燃燒所說明甲熱機工作時所做有用功與燃料完全燃燒所放出的熱量之比值比乙的小放出的熱量之比值比乙的

7、小, ,即在均完全燃燒質量相等的同種燃料的條件即在均完全燃燒質量相等的同種燃料的條件下下, ,甲熱機所做有用功要比乙少甲熱機所做有用功要比乙少. .選項選項A A中中, ,因未明確燃料的質量情況因未明確燃料的質量情況, ,所以所以不正確不正確; ;選項選項B B中中, ,沒有說明熱機所做的有用功多少沒有說明熱機所做的有用功多少, ,所以也不正確所以也不正確; ;選項選項D D中中, ,在做有用功相同的條件下在做有用功相同的條件下, ,甲損失的能量少甲損失的能量少, ,說明甲工作時所做有用功說明甲工作時所做有用功在燃料完全燃燒所放出的熱量中比值大在燃料完全燃燒所放出的熱量中比值大, ,即其效率高

8、即其效率高, ,所以選項所以選項D D也不正確也不正確. .C C 用燃氣灶燒水時用燃氣灶燒水時, ,把把2.2 kg 2.2 kg 初溫為初溫為25 25 的水加熱到的水加熱到100 ,100 ,共燃燒了共燃燒了45 g45 g天然氣天然氣( (假設天然氣完全燃燒假設天然氣完全燃燒).).已知天然氣的熱值為已知天然氣的熱值為4.44.410107 7 J/ kg, J/ kg,水的比熱容為水的比熱容為4.24.210103 3 J/(kg J/(kg).).(1)(1)水的內能增加了水的內能增加了 J.J.(2)(2)燃氣灶燒水的效率為燃氣灶燒水的效率為 .4.(20134.(2013南京南

9、京) )6.936.9310105 535%35%解析解析:(1):(1)水內能的增加等于水吸收的熱量水內能的增加等于水吸收的熱量: :Q Q吸吸=cm=cm水水(t(t2 2-t-t1 1)=4.2)=4.210103 3 J/(kg J/(kg)2.2 kg2.2 kg(100 -25 )=6.93(100 -25 )=6.9310105 5 J. J.5.5.以汽油為燃料的觀光汽車沿瀘州市某風景區(qū)山中的一段盤山公路以汽油為燃料的觀光汽車沿瀘州市某風景區(qū)山中的一段盤山公路( (盤山公路盤山公路近似處理為斜面近似處理為斜面) )以以36 km/h36 km/h的速度勻速行駛的速度勻速行駛,

10、,經過經過15 min15 min從山腳到達山頂從山腳到達山頂; ;汽汽車上山時沿路面獲得的牽引力恒為車上山時沿路面獲得的牽引力恒為9.29.210103 3 N. N.已知汽油完全燃燒釋放的熱量已知汽油完全燃燒釋放的熱量轉化為汽車牽引力做功的效率為轉化為汽車牽引力做功的效率為30%,30%,汽油熱值汽油熱值q=4.6q=4.610107 7 J/kg, J/kg,求求: :(1)(1)汽車上山時牽引力的功率為多大汽車上山時牽引力的功率為多大? ?(2)(2)汽車從山腳到山頂消耗了多少千克的汽油汽車從山腳到山頂消耗了多少千克的汽油? ?答案答案:(1)9.2:(1)9.210104 4 W W

11、(2)6 kg(2)6 kg【測控導航【測控導航】知識點題號燃料的熱值1、2、6、8熱機的效率3、4、7、9環(huán)境保護51.“1.“神舟十號神舟十號”載人飛船以液態(tài)的氫為燃料載人飛船以液態(tài)的氫為燃料, ,是因為它具有是因為它具有( ( ) )A.A.較大的比熱容較大的比熱容B.B.較低的沸點較低的沸點C.C.較大的熱值較大的熱值D.D.較高的凝固點較高的凝固點解析解析: :利用液態(tài)氫為燃料利用液態(tài)氫為燃料, ,是因為相同質量的氫與其他燃料相比是因為相同質量的氫與其他燃料相比, ,完全燃燒完全燃燒時放出的熱量多時放出的熱量多. .C C2.2.煤的熱值大于干木柴的熱值煤的熱值大于干木柴的熱值, ,

12、這里是指這里是指( ( ) )A.A.煤比干木柴含有的熱量多一些煤比干木柴含有的熱量多一些B.B.燒煤比燒干木柴產生的溫度高一些燒煤比燒干木柴產生的溫度高一些C.C.燒煤比燒干木柴產生的熱量多一些燒煤比燒干木柴產生的熱量多一些D.D.要使它們放出相同的熱量要使它們放出相同的熱量, ,煤用的質量較少煤用的質量較少解析解析: :煤的熱值大于干木柴的熱值煤的熱值大于干木柴的熱值, ,說明煤完全燃燒放出的熱量與其質量說明煤完全燃燒放出的熱量與其質量之比大于干木柴完全燃燒放出的熱量與其質量之比之比大于干木柴完全燃燒放出的熱量與其質量之比, ,當煤和干木柴的質量當煤和干木柴的質量相同時相同時, ,完全燃燒

13、煤放出的熱量比干木柴多完全燃燒煤放出的熱量比干木柴多. .D D3.(20143.(2014曲靖曲靖) )關于熱機關于熱機, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( ( ) )A.A.效率越高的熱機功率也越大效率越高的熱機功率也越大B.B.汽油機和柴油機均屬于內燃機汽油機和柴油機均屬于內燃機, ,工作時它們點火的方式也相同工作時它們點火的方式也相同C.C.汽油機工作時汽油在氣缸里燃燒汽油機工作時汽油在氣缸里燃燒D.D.使用熱值高的燃料可提高熱機的效率使用熱值高的燃料可提高熱機的效率解析解析: :熱機的效率是指對外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量之比熱機的效率是指對外做的有用功與燃料完全燃

14、燒所釋放的能量之比, ,比值越大比值越大, ,則效率越高則效率越高. .功率表示做功快慢功率表示做功快慢, ,所以熱機的效率與熱機功率無所以熱機的效率與熱機功率無關關, ,故故A A錯錯; ;汽油機是點燃式汽油機是點燃式, ,柴油機是壓燃式柴油機是壓燃式, ,故故B B錯錯; ;燃料在氣缸內燃燒的燃料在氣缸內燃燒的熱機叫做內燃機熱機叫做內燃機, ,以汽油為燃料的熱機叫做汽油機以汽油為燃料的熱機叫做汽油機, ,故故C C正確正確; ;熱機的效率熱機的效率與燃料的熱值沒有關系與燃料的熱值沒有關系, ,故故D D錯錯. .C C4.(20134.(2013廣州廣州) )某機器的能量流向圖如圖所示某機

15、器的能量流向圖如圖所示, ,據(jù)此推測該機器可能是據(jù)此推測該機器可能是( ( ) ) A.A.熱機熱機 B.B.電動機電動機C.C.發(fā)電機發(fā)電機D.D.電熱水器電熱水器 解析解析: :由圖可知由圖可知, ,此機器為內能轉換為機械能和部分內能此機器為內能轉換為機械能和部分內能. .只有只有A A項符合項符合. .A A5.5.下列關于熱機和環(huán)境保護的說法中正確的是下列關于熱機和環(huán)境保護的說法中正確的是( ( ) )A.A.熱機的大量使用會造成環(huán)境污染熱機的大量使用會造成環(huán)境污染B.B.所有的熱機都是用汽油作燃料所有的熱機都是用汽油作燃料C.C.汽車排出的尾氣全部都是有毒氣體汽車排出的尾氣全部都是有

16、毒氣體D.D.熱機所產生的噪聲可以被熱機上的消聲器完全消除熱機所產生的噪聲可以被熱機上的消聲器完全消除解析解析: :熱機排放的尾氣雖然不全是有毒氣體熱機排放的尾氣雖然不全是有毒氣體, ,但是會污染環(huán)境但是會污染環(huán)境; ;熱機的燃料熱機的燃料有汽油、柴油、天然氣等有汽油、柴油、天然氣等; ;消聲器只能減弱噪聲消聲器只能減弱噪聲, ,不能消除噪聲不能消除噪聲. .A A “ “可燃冰可燃冰”作為新型能源作為新型能源, ,有著巨大的開發(fā)使用潛力有著巨大的開發(fā)使用潛力. .同等同等條件下條件下,“,“可燃冰可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍, ,說明說明“可燃

17、可燃冰冰”的的 很大很大. .以以1010倍的關系粗略計算倍的關系粗略計算,1 kg“,1 kg“可燃冰可燃冰”完全燃燒放完全燃燒放出的熱量為出的熱量為 J,J,這些熱量可以使這些熱量可以使 kgkg的水從的水從20 20 加加熱至熱至100 c=4.2100 c=4.210103 3 J/(kg J/(kg),q),q煤氣煤氣=4.2=4.210107 7 J/kg. J/kg.解析解析:(1):(1)在同等條件下在同等條件下,“,“可燃冰可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍倍, ,說明說明“可燃冰可燃冰”的熱值很大的熱值很大; ;6.(20136.(2

18、013棗莊棗莊) )熱值熱值4.24.210108 81 2501 2507.7.隨著科學技術的飛速發(fā)展隨著科學技術的飛速發(fā)展, ,地處偏遠山區(qū)的小美家去年冬天的供暖地處偏遠山區(qū)的小美家去年冬天的供暖比以前好很多比以前好很多, ,由原來的小鍋爐房供暖變?yōu)闊犭娪酂峁┡稍瓉淼男″仩t房供暖變?yōu)闊犭娪酂峁┡? ,從能源利用從能源利用的角度來看的角度來看, ,這種既供電又供熱的熱電站與一般的火電站相比這種既供電又供熱的熱電站與一般的火電站相比, ,提高了提高了 , ,也較好地控制了污染也較好地控制了污染.解析解析: :利用熱電余熱供暖利用熱電余熱供暖, ,就是指除供電所需以外的能量的再次利用就是指除供

19、電所需以外的能量的再次利用, ,例如燃料燃燒產生的廢氣、供電過程中散失的熱量等例如燃料燃燒產生的廢氣、供電過程中散失的熱量等. .廢棄能量的利用率廢棄能量的利用率燒杯向外散熱燒杯向外散熱 一樣大一樣大 9.9.液化石油氣的熱值高達液化石油氣的熱值高達4.64.610107 7 J/kg, J/kg,一些不法商販為牟取暴利一些不法商販為牟取暴利, ,常將液化石油常將液化石油氣與價格低廉、熱值僅為氣與價格低廉、熱值僅為2.92.910107 7 J/kg J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶內銷售給客戶的二甲醚混合裝入鋼瓶內銷售給客戶. .常州常州市質監(jiān)局對某液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣進行檢測市質監(jiān)局對某

20、液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣進行檢測: :將質量為將質量為100 kg100 kg、初始溫度、初始溫度為為31 31 的水裝入容器內的水裝入容器內, ,用高效爐灶燃燒瓶內燃氣加熱容器中的水直至用高效爐灶燃燒瓶內燃氣加熱容器中的水直至100 100 恰好恰好沸騰沸騰, ,瓶內燃氣消耗了瓶內燃氣消耗了0.84 kg.0.84 kg.通過高效爐灶通過高效爐灶, ,水能吸收燃氣完全燃燒釋放熱量的水能吸收燃氣完全燃燒釋放熱量的75%.75%.已知水的比熱容為已知水的比熱容為c c水水=4.2=4.210103 3 J/(kg J/(kg),),問問: :(1)(1)瓶內燃氣的熱值是多少瓶內燃氣的熱值是多少

21、? ?(2)(2)該液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣有無摻混二甲醚該液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣有無摻混二甲醚? ?(2)(2)因為計算出的燃氣的熱值與液化石油氣的熱值相等因為計算出的燃氣的熱值與液化石油氣的熱值相等, ,所以該液化石油所以該液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣沒有摻混二甲醚氣站銷售的瓶裝燃氣沒有摻混二甲醚. .答案答案: :見解析見解析 人類正在積極開發(fā)和利用太陽能人類正在積極開發(fā)和利用太陽能, ,如太陽能熱水器、太陽能如太陽能熱水器、太陽能電池等電池等. .江濤想知道家中太陽能熱水器吸收太陽能的本領江濤想知道家中太陽能熱水器吸收太陽能的本領, ,做了如下探究做了如下探究: :天氣晴朗時天氣晴

22、朗時, ,江濤測得太陽能熱水器江濤測得太陽能熱水器1 h1 h內使質量為內使質量為 50 kg50 kg的水從的水從20 20 升升高到高到30 ,30 ,問問: :(1)(1)水吸收了多少熱量水吸收了多少熱量?c?c水水=4.2=4.210103 3J/(kgJ/(kg)10.(10.(拓展探究拓展探究) )解析解析:(1):(1)水吸收的熱量水吸收的熱量Q Q吸吸=cm(t=cm(t2 2-t-t1 1)=4.2)=4.210103 3J/(kgJ/(kg)50 kg50 kg(30 -20 )=2.1(30 -20 )=2.110106 6J;J;答案答案:(1)2.1:(1)2.110

23、106 6J J (2)(2)若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度, ,則至少需要燃燒多少則至少需要燃燒多少m m3 3的液化氣的液化氣?(?(假設液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收假設液化氣燃燒放出的熱量全部被水吸收, ,液化氣的熱值是液化氣的熱值是5.05.010107 7J/mJ/m3 3) )答案答案：(2)4.2(2)4.21010-2-2m m3 3 煤、石油、天然氣的過量開采使人類面臨能源危機煤、石油、天然氣的過量開采使人類面臨能源危機. .某縣在冬季利用地熱能為用戶取暖某縣在冬季利用地熱能為用戶取暖. .縣內有一口自噴狀態(tài)地熱井縣內有一

24、口自噴狀態(tài)地熱井, ,出水溫度出水溫度為為90 ,90 ,出水流量為出水流量為150 m150 m3 3/h./h.(1)(1)求每小時流出的地熱水溫度降低到求每小時流出的地熱水溫度降低到50 ,50 ,所放出的熱量所放出的熱量. .(2)(2)這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱這些熱量如果用天然氣蒸汽鍋爐供熱, ,且天然氣蒸汽鍋爐的熱效率為且天然氣蒸汽鍋爐的熱效率為90%,90%,則利用上述地熱能供暖一小時可以節(jié)約多少天然氣則利用上述地熱能供暖一小時可以節(jié)約多少天然氣?(?(水水=1.0=1.010103 3 kg/m kg/m3 3, ,c c水水=4.2=4.210103 3J/(kgJ/(kg),),天然氣的熱值為天然氣的熱值為4 410107 7 J/m J/m3 3) )11.(11.(教材素材改編題教材素材改編題) )答案答案:(1)2.52:(1)2.5210101010J J(2)700 m(2)700 m3 3