機(jī)械效率和環(huán)境保護(hù)PPT課件

1、教學(xué)樓 接 受 生 活 挑 戰(zhàn) 培 養(yǎng) 全 面 素 質(zhì)勤 學(xué) 善 思 博 學(xué) 多 問第1頁/共45頁1、四沖程內(nèi)燃機(jī)：一個(gè)工作循環(huán)經(jīng)歷吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程、四沖程內(nèi)燃機(jī)：在一個(gè)工作循環(huán)中，對外做功 1 次，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 2 次，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 2 周，完成 4 個(gè)沖程、靠飛輪慣性完成的沖程：吸氣、壓縮、排氣、壓縮沖程：機(jī)械能 內(nèi) 能 做功沖程：內(nèi) 能 機(jī)械能一開一閉 上排下吸兩閥都合 上壓下做氣閥活塞沖程判斷溫故知新第2頁/共45頁汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造火花塞噴油嘴工作過程吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合氣體純空氣壓縮沖程壓縮程度小壓縮程度大點(diǎn)火方式點(diǎn)燃式壓燃式2、汽油機(jī)與柴油機(jī)的不

2、同之處第3頁/共45頁圣旨下：本節(jié)學(xué)習(xí)第4頁/共45頁等都離不開燃料。從原始人學(xué)會(huì)用火起，至今。人們使用的能量絕大部分還是通過燃燒燃料獲得的內(nèi)能.你知道嗎？炒菜做飯奔馳的汽車與火車火力發(fā)電直入蒼穹的火箭第5頁/共45頁燃料的種類：燃料的種類：固體燃料如：干柴煤等固體燃料如：干柴煤等液體燃料如：汽油柴油酒精等液體燃料如：汽油柴油酒精等氣體燃料如：氫氣天然氣等氣體燃料如：氫氣天然氣等燃料燃燒過程：化學(xué)變化燃料燃燒過程：化學(xué)變化燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能第6頁/共45頁所需燃料的質(zhì)量相同嗎？需要干木柴最多需要汽油最少第7頁/共45頁 經(jīng)驗(yàn)和研究都告訴我們，不同燃料燃燒釋放能量的能力

3、是不同的。 為描述燃料燃燒時(shí)釋放能量的能力，我們引入了一個(gè)新的物理量熱值第8頁/共45頁一一.熱值熱值.定義：定義：1Kg某種燃料完全燃燒時(shí)放出的能量某種燃料完全燃燒時(shí)放出的能量（熱量）叫做這種燃料的熱值用熱量）叫做這種燃料的熱值用q表示。表示。單位：單位：J/Kg J/m3（氣體）（氣體）讀法：焦每千克焦每立方米讀法：焦每千克焦每立方米 熱值反映了燃料燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)大小，是衡量熱值反映了燃料燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)大小，是衡量燃料優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一燃料優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一 它的大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的它的大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的 質(zhì)量、質(zhì)量、體積、形狀、是否完全燃燒無關(guān)體積、形狀、是否完全燃燒無

4、關(guān)第9頁/共45頁二二.由熱值表得到的信息：由熱值表得到的信息：.不同燃料的熱值也可能相同不同燃料的熱值也可能相同.應(yīng)用：火箭用液態(tài)氫做燃料的原因是：應(yīng)用：火箭用液態(tài)氫做燃料的原因是：氫的熱值大氫的熱值大.不同燃料的熱值一般不同不同燃料的熱值一般不同.柴油的熱值是3.3107J/kg，其物理意義是：1kg柴油完全燃燒釋放出3.3107J的熱量。第10頁/共45頁根據(jù)熱值的定義，質(zhì)量為m熱值為q的燃料完全燃燒時(shí)，釋放的熱量為三燃料燃燒公式：三燃料燃燒公式：Vq（氣體）（氣體）mq 例題1：計(jì)算4kg柴油完全燃燒釋放的熱量。解：質(zhì)量為4kg的柴油完全燃燒放出的熱量為 Q=mq =4kg3.3107

5、J/kg =1.32108J。答：質(zhì)量為4kg的柴油完全燃燒放出的熱量為1.32108J第11頁/共45頁例題例題2：3m3的煤氣完全燃燒可放出多少熱量？的煤氣完全燃燒可放出多少熱量？解：煤氣的熱值是解：煤氣的熱值是q=1.8x107J/kg=Vq =3m3X1.8x107J/kg =5.4x107J答：答： 3m3的煤氣完全燃燒可放出的煤氣完全燃燒可放出5.4x107J熱量熱量第12頁/共45頁=4.2103100kg80=3.36J解：解：100kg水吸收的熱量為水吸收的熱量為Q吸吸=cmt由由放放mq 得得所需干木柴的質(zhì)量為所需干木柴的質(zhì)量為m木=Q放q木=3.361.2107J/kg=

6、2.8kg第13頁/共45頁=4.2103100kg80=3.36J解：解：100kg水吸收的熱量為水吸收的熱量為Q吸吸=cmt由由放放mq 得得所需煙煤的質(zhì)量為所需煙煤的質(zhì)量為m煤=Q放q煤=3.362.9107J/kg=1.16kg第14頁/共45頁=4.2103100kg80=3.36J解：解：100kg水吸收的熱量為水吸收的熱量為Q吸吸=cmt由由放放mq 得得所需汽油的質(zhì)量為所需汽油的質(zhì)量為m油=Q放q油=3.364.6107J/kg=0.73kg第15頁/共45頁綜合練兵：夏天，家用太陽能熱水器每天約能將50kg的水溫度升高32，一個(gè)月（陰雨天除外，按20天計(jì)算）熱水器共吸收了多少

7、熱量？這些熱量相當(dāng)于多少無煙煤完全燃燒放出的熱量？（q無煙煤=3.36107J/kg)=4.210350kg32=6.72J解：解：50kg水吸收的熱量為水吸收的熱量為Q吸吸=cmt答：需要答：需要4kg無煙煤完全燃燒無煙煤完全燃燒一個(gè)月水吸收的熱量為一個(gè)月水吸收的熱量為Q總吸=nQ吸 =20 6.72J =1.344由由放放mq 得得m煤=Q放q=1.3443.36107J/kg= 4kg第16頁/共45頁熱機(jī)工作時(shí)，并不能把燃料所蘊(yùn)熱機(jī)工作時(shí)，并不能把燃料所蘊(yùn)藏的化學(xué)能全部用來對外做功，有很藏的化學(xué)能全部用來對外做功，有很大一部分能量在工作過程中損耗了。大一部分能量在工作過程中損耗了。第1

8、7頁/共45頁燃料很難全部燃燒，燃料的化學(xué)能不能全部釋放廢氣排出帶走的能量由于機(jī)械傳動(dòng)等，克服摩擦所消耗的能量機(jī)械傳熱損失的能量真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰繄D12-27熱機(jī)燃料燃燒能量走向示意圖由圖可見，真正能轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν庾鲇杏霉Φ哪芰恐皇侨剂先紵龝r(shí)所釋放能量的一部分第18頁/共45頁1、定義：熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率四.熱機(jī)效率2、公式：=W有用Q放W有用=FSQ放=qmW有用=Q放Q放=W有用第19頁/共45頁【2009泰安市】泰安五岳專用汽車有限公司是一家大型的特種專用汽車生產(chǎn)基地。該廠某型號(hào)專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km

9、，受到的阻力是3.0103N，消耗燃油1.5103m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度0.8103kg/m3，熱值q4107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）已知熱機(jī)效率W/Q （式中W為熱機(jī)在某段時(shí)間內(nèi)對外所做的功，Q為它在這段時(shí)間內(nèi)所消耗的燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量），則該專用車的熱機(jī)效率是多少？解：（1）牽引力做的功WFsfs3.0103N5.6103m 1.68107J （2）消耗燃油的質(zhì)量：mV 0.8103kg/m31.5103m3 1.2kg 燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量：Qmq1.2kg4107J/kg 4.8107J 熱機(jī)效率 35%WQ1.68107J 4.810

10、7J第20頁/共45頁綜合練兵：在觀察水沸騰實(shí)驗(yàn)中，用酒精燈將燒杯中250g，60的水加熱到沸騰，共用去2.5g酒精，（在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，q酒精=3.0107J/kg）求：酒精完全燃燒放出的熱量為多少， 水吸收的熱量為多少？ 酒精燈的加熱效率為多少？解：解：酒精完全燃燒放出的熱量為酒精完全燃燒放出的熱量為 Q=mq =2.510-3kg3107J/kg =7.5104J水吸收的熱量為水吸收的熱量為Q吸吸=cmt=cm （t2-t1）=4.210325kg（10060）=4.2104J答：答：酒精燈的加熱效率為酒精燈的加熱效率為=W有用Q放=4.27.5104J= 56第21頁/共45頁3、提

11、高熱機(jī)效率的主要途徑（1）減少熱量損失；（2）盡量簡化機(jī)械傳動(dòng)部分，并選用優(yōu)良的潤滑材料減小摩擦，以減少機(jī)械損失。熱機(jī)的效率能達(dá)到100%嗎？為什么？不能達(dá)到100%。因?yàn)闊釞C(jī)中可用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的能量的一部分，因?yàn)楦鞣N熱量損失以及燃燒條件的限制，這部分能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總能量，所以其與燃料完全燃燒所放出的總能量的比值必然小于1，即熱機(jī)效率總小于100%。第22頁/共45頁1關(guān)于燃料的熱值，下列說法正確的是（）熱值越大，燃燒時(shí)溫度就越高熱值越大，燃燒時(shí)放出熱量就越多燃料的質(zhì)量越大，熱值就越大燃料的熱值與燃料的質(zhì)量無關(guān)2用液態(tài)氫作火箭的燃料，主要是因?yàn)橐簯B(tài)氫的密度小比熱容小熱值

12、大質(zhì)量?。ǎ〤跟蹤訓(xùn)練第23頁/共45頁環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)第24頁/共45頁燃料燃燒排放的煙塵使大氣十分渾濁汽車排放大量的尾氣到空氣中排放的二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物還會(huì)形成酸雨酸雨危害植物燃料燃燒對環(huán)境的影響燃料燃燒對環(huán)境的影響第25頁/共45頁燃料燃燒排放的煙塵使大氣十分渾濁；燃料燃燒排放的煙塵使大氣十分渾濁；排放的二氧化硫會(huì)形成酸雨；排放的二氧化硫會(huì)形成酸雨；排放大量二氧化碳會(huì)加劇溫室效應(yīng)；排放大量二氧化碳會(huì)加劇溫室效應(yīng)；汽車尾氣中的氮氧化物還會(huì)造成光化學(xué)汽車尾氣中的氮氧化物還會(huì)造成光化學(xué)污染；污染；熱機(jī)工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生噪聲污染熱機(jī)工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。燃料燃燒對環(huán)境的影響燃料燃燒對環(huán)

13、境的影響五五. .熱機(jī)對環(huán)境的污染：熱機(jī)對環(huán)境的污染：大氣污染和噪聲污染大氣污染和噪聲污染第26頁/共45頁洛杉磯光化學(xué)煙霧事件 第27頁/共45頁白云.藍(lán)天.黃花第28頁/共45頁第29頁/共45頁第30頁/共45頁第31頁/共45頁第32頁/共45頁第33頁/共45頁第34頁/共45頁第35頁/共45頁第36頁/共45頁六六.環(huán)境保護(hù)措施環(huán)境保護(hù)措施改進(jìn)燃燒設(shè)備，加裝消煙除塵裝置；集中供熱；改用氣體燃料，普及煤氣和天然氣；充分開發(fā)利用污染少和無污染的新能源第37頁/共45頁七.燃料優(yōu)、缺點(diǎn)對比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)煤便宜燃燒效率低環(huán)境污染嚴(yán)重天然氣熱值大、效率高、污染小太陽能清潔、無污染、取之不盡用之不

14、竭效率低、受天氣影響第38頁/共45頁課堂練習(xí)【例例1】干木材的熱值是1.2107J/kg，它的物理意義是_要放出3.6 107J的熱量，需要完全燃燒_kg的干木材解析：解析：其物理意義是：1kg干木柴完全燃燒放出1.2107的熱量。由Q放=qm得： kgkgJJqQm3/102 . 1106 . 377放變式題變式題：已知酒精的熱值為q，質(zhì)量為m的酒精完全燃燒一半放出的熱量為 ，剩余酒精的熱值為 。解析：解析：同中燃料的熱值相同，不同燃料的熱值一般不同它反映的是燃料的特性，其大小和燃料質(zhì)量多少、是否完全燃燒、放出的熱量大小無關(guān)。 答案答案：qm/2；q第39頁/共45頁【例例2】內(nèi)燃機(jī)的大量

15、使用，促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步，使人們享受了現(xiàn)代文明，但在使用內(nèi)燃機(jī)的同時(shí)又給人類帶來了污染，這主要是指_污染和_污染在內(nèi)燃機(jī)工作過程中，由圖3所示的內(nèi)燃機(jī)能流圖可以看出，它的能量損失所占的百分比是：廢氣內(nèi)能35，散熱損失30，機(jī)械損失10，則內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率是_我們在高效利用能源的同時(shí)，也必須重視保護(hù)環(huán)境解析：解析：內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣和煙塵造成了大氣污染；工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒釋放的能量的比值稱為熱機(jī)效率，即=W有/(mq)即1-35%-30%-10%=25%。答案：大氣；噪聲；25%第40頁/共45頁【總結(jié)】 1燃料的熱值：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。熱值用q表示，的單位是J/kg。氣體燃料的熱值單位通常用J/m3。 2熱機(jī)效率：熱機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪芰颗c燃料完全燃燒釋放的能量的比值