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- 2021-11-06 发布
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第十三章 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。
固体燃料 液体燃料气体燃料
燃料可分为三种
〖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。
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。
热值的符号:q
单位: J/kg (J/m3)
固体和
液体燃
料
气体燃料
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。
Q=mq
ß 质量为m的燃料完全燃
烧释放的能量是:
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。
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?
由于机械传动等,
克服摩擦所消耗
的能量
燃料很难全部燃烧,
燃料的化学能不能全部释放
机械传热
损失一部
分能量
热
机
真
正
转
变
为
对
外
做
功
的
部
分
废气排出带走的能量
热机
中燃
料释
放能
量的
主要
走向
示意
图
v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,因为各种热量损失以燃料条件的限制,
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
热机效率小于100%。
环境保护
ß 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:
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.
酸雨的危害
讨论交流
ß 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、液化石油气 B、煤气
C、烟煤 D、木柴
A
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(
)
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
D
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 J,这些热通过柴油机的转化能对外
做有用功 J。
(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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