資源簡介

13.4熱機效率和環境保護
知識點1　燃料的熱值
定義 某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質量之比
數值 等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量
單位 焦每千克，即“J/kg”
公式 q＝，其中Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，m表示燃料的質量，q表示該燃料的熱值
注意 同種燃料的熱值相同，不同燃料的熱值一般不同
說明
(1)燃料的熱值是物質本身的一種特性，它只與燃料種類有關，與燃料是否燃燒、燃燒是否充分無關。
(2)如果用q表示燃料的熱量，m表示燃料的質量，則完全燃燒該燃料時放出的熱量：Q＝mq。其中m的單位是kg，q的單位是J/kg，Q的單位是J。
(3)對于氣體，人們還使用完全燃燒某氣體所釋放的熱量與體積之比來描述氣體的熱值，因此有Q＝Vq，q的單位是J/m3。
(4)熱值的物理意義：表示1 kg的某種燃料完全燃燒時所放出的熱量的多少(燃料為氣體時，表示1 m3的某種燃料完全燃燒時所釋放的熱量的多少)。如木炭的熱值為3.4×107 J/kg，它表示1 kg的木炭完全燃燒時所釋放出的熱量為3.4×107 J；天然氣的熱值為4.4×107 J/m3，表示1 m3的天然氣完全燃燒時所釋放出的熱量是4.4×107 J。同種燃料的熱值相同(例如：干木柴用掉一半后，剩余干木柴的熱值不變)，不同種燃料的熱值一般不同。
(5)Q吸＝cmΔt與Q放＝mq的綜合運用
在日常生活中，我們常燃燒燃料來給水加熱。這里，要定量計算將水加熱到某種程度需多少燃料，或者燃燒某種燃料可將水加熱到多高的溫度，就要用到上述兩個公式。解答這類題目，關鍵是要明確Q吸與Q放的關系，然后找出已知量，確定要求的未知量跟已知量的關系，再利用兩公式進行解答。
知識點2　熱機效率與環境保護
1．熱機運動中，對外做的有用功與燃料完全燃燒所釋放的能量的比值稱為熱機效率。
2．計算公式：η＝×100%。
3．熱機能量損失主要有：燃料沒有完全燃燒，排出的廢氣溫度很高，損失了大部分能量；內燃機氣缸等部件吸收熱量損失了一部分能量；克服內燃機各部件之間的摩擦做功損失了一部分能量。因此，提高熱機效率的方法有：使燃料燃燒更充分一些；減少熱量損失；保證各部件的良好潤滑，減小摩擦。
說明
(1)由于燃料的優劣、內燃機氣缸內氧氣含量的多少等原因，熱機不可能將燃料完全燃燒，這必將有一部分能量由于燃料沒有完全燃燒而損失掉。不過，這里損失的能量很少，通常稱為燃燒損失。
(2)四沖程內燃機的一個工作循環中，排氣沖程將氣缸中的廢氣排放掉，但此時廢氣的溫度仍很高，內能較大，通常稱為廢氣能量損失。
(3)熱機大部分是由金屬制成的，金屬是熱的良導體 ，將部分燃料燃燒所釋放的熱量通過熱傳遞傳遞到空氣中，所以散熱也是能量損失的一方面，通常稱為散熱損失。
(4)活塞和曲軸在運動時要克服摩擦做功，這部分能量也要靠燃料燃燒釋放的內能來提供，通常稱為機械損失。
4．環境保護
(1)熱機造成的環境污染包括兩方面：
①大氣污染
a．燃料燃燒造成大氣污染的原因
燃料中有雜質，燃燒生成二氧化硫等有害物質；燃燒時的高溫還會促使氮氧化合物的生成；燃燒不完全會產生粉塵和一氧化碳。
b．大氣污染的危害
影響人類健康；影響植物正常生長；影響全球氣候；大氣中的二氧化硫和氮氧化合物經化學反應溶于雨水會形成酸雨，酸雨危害動植物、污染環境。
②噪聲污染
熱機以及熱機帶動的機器產生的噪聲是環境污染的又一方面。
(2)保護環境，控制和減少大氣污染的措施：
①改進燃燒設備，加裝消煙除塵設備以減少煙塵排放。
②
提高燃料的綜合利用，提高燃料利用率。采取集中供熱，例如北方冬季取暖用散熱片，減少大氣污染；城市普及天然氣和煤氣的使用，提高機動車燃油標準。
③充分開發利用無污染能源，如：利用太陽能、風能、水能、地熱能等。
④在內燃機排氣管上安裝消音器，減小噪聲污染。
⑤大力植樹種草。

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