熱機(jī)

知識(shí)準(zhǔn)備1.什么是內(nèi)能？2.改變內(nèi)能的兩種方法及實(shí)質(zhì)？實(shí)驗(yàn)演示：

如圖所示在一個(gè)試管中裝一些水，用軟木塞塞緊。對(duì)試管加熱使水沸騰。觀察現(xiàn)象，思考原因演示實(shí)驗(yàn):現(xiàn)象：

軟木塞沖出；管口有“白汽”產(chǎn)生說(shuō)明:

水蒸汽對(duì)木塞做功，內(nèi)能減少，它的溫度下降，水蒸汽液化成小水珠。能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能應(yīng)用：熱機(jī)（將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械）教學(xué)目標(biāo)1、了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。2、從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值，能進(jìn)行有關(guān)燃燒放熱的簡(jiǎn)單計(jì)算。3、通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，認(rèn)識(shí)熱機(jī)效率。知道熱機(jī)工作時(shí)燃料釋放能量的主要流向，知道怎樣提高熱機(jī)效率。燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能水蒸氣使機(jī)械獲得動(dòng)力。一、熱機(jī)的種類：

蒸汽機(jī)內(nèi)燃機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭等1、內(nèi)燃機(jī)：

燃料直接在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)柴油機(jī)(1)汽油機(jī)的構(gòu)造火花塞氣缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸(2)柴油機(jī)的構(gòu)造排氣門進(jìn)氣門噴油嘴2、汽油機(jī)的工作原理：1.明確：一個(gè)沖程、一個(gè)工作循環(huán)2.完成以下問(wèn)題

（1）熱機(jī)是把______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能的裝置。內(nèi)燃機(jī)是燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)_____

燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。最常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)，以汽油或柴油為燃料，分別叫做______和

_______。（2）工作過(guò)程以一個(gè)循環(huán)為一個(gè)單元，一個(gè)循環(huán)有______個(gè)沖程。包括：_______________、_______、________四個(gè)沖程。內(nèi)能機(jī)械汽缸內(nèi)汽油機(jī)柴油機(jī)四吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程吸氣沖程汽油和空氣

打開(kāi)，

關(guān)閉?；钊?/p>

向

運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。進(jìn)氣門排氣門上端下端跟蹤練習(xí)壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都

，活塞向

運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，

增大，

升高機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

。關(guān)閉上壓強(qiáng)溫度內(nèi)能跟蹤練習(xí)做功沖程

在壓縮沖程末尾，

產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞

運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

。跟蹤練習(xí)火花塞向下機(jī)械能排氣沖程燃燒后的廢氣

關(guān)閉，

打開(kāi)，活塞

運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。跟蹤練習(xí)進(jìn)氣門排氣門向上跟蹤練習(xí)1.一個(gè)工作循環(huán)有

個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)

周，對(duì)外做功

次，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)

次，其他沖程靠飛輪的慣性完成。

2.在汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中，內(nèi)能最大的沖程是＿＿＿＿＿。內(nèi)能最小的沖程是＿＿＿＿＿。四二一二做過(guò)沖程吸氣沖程二、燃料及其熱值

1.燃料燃燒過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化2.熱值：定義、單位、物理意義3.完成下列題目：（1）燃料的熱值：

_______________________符號(hào)：___。單位：_____。氣體燃料的熱值單位：____。（2）干木柴的熱值是1.2×l07焦物理意義是_______________________。完全燃燒2kg干木柴放出的熱量是

J，公式是：_____________。Q放=mq(即質(zhì)量乘以熱值)1千克干木柴完全燃燒時(shí)放出的熱量是1.2×107JJ/kg(J/m3)指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量。q2.4×107計(jì)算熱量公式：Q放=mq(即質(zhì)量乘以熱值)燃料燃燒釋放的能量用來(lái)開(kāi)動(dòng)熱機(jī)，這些能量不會(huì)全部用來(lái)做有用功。廢氣帶走機(jī)件發(fā)熱散失機(jī)件摩擦損失燃料燃燒產(chǎn)生能量做有用功燃燒不完全熱機(jī)效率：用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。

提高熱機(jī)效率的途徑和方法：

（l）盡可能減少各種熱損失，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；

(2)充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來(lái)供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來(lái)，燃料的利用率大大提高。

練習(xí)：1、如圖1表示內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，從氣門的啟閉和活塞的運(yùn)動(dòng)可判斷這是

沖程。吸氣再見(jiàn)熱機(jī)

第十章機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化問(wèn)題：水沸騰后會(huì)怎樣？推動(dòng)塞子的能量來(lái)自哪里？演示實(shí)驗(yàn):現(xiàn)象:軟木塞沖出；管口有“白氣”產(chǎn)生。說(shuō)明:水蒸汽對(duì)木塞做功，內(nèi)能減少，它的溫度下降,水蒸汽液化成小水珠。工作時(shí)：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能應(yīng)用：熱機(jī)1.熱機(jī)的種類蒸氣機(jī)內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭等內(nèi)燃機(jī)：熱機(jī)：把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)柴油機(jī)2.內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造(1)汽油機(jī)(2)柴油機(jī)①構(gòu)造②工作原理③汽油機(jī)完整工作過(guò)程①構(gòu)造②工作原理(1)汽油機(jī)的構(gòu)造火花塞氣缸進(jìn)氣門活塞連桿排氣門曲軸吸氣壓縮做功排氣內(nèi)燃機(jī)的

沖程和工作循環(huán)(2)汽油機(jī)工作原理吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程吸氣沖程汽油和空氣

進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程

在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。排氣沖程燃燒后的廢氣

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。(3)柴油機(jī)的構(gòu)造噴油嘴進(jìn)氣門活塞連桿排氣門氣缸曲軸(4)柴油機(jī)工作原理吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程吸氣沖程空氣

進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸。壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞把空氣壓縮得很小，空氣的壓強(qiáng)更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸內(nèi)空氣溫度已超過(guò)柴油的著火點(diǎn)。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程

在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。排氣沖程燃燒后的廢氣

進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。一個(gè)工作循環(huán)：活塞：往復(fù)兩次。曲軸：轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。完成：四個(gè)沖程。對(duì)外做功：一次。輔助沖程：靠飛輪慣性來(lái)完成。練習(xí)一臺(tái)汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為3000R/分，則在1秒內(nèi)完成個(gè)循環(huán)，對(duì)外做功次，完成個(gè)輔助沖程。3.內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用汽油機(jī)比較輕巧，常用在汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械上面。(1)汽油機(jī)的應(yīng)用(2)柴油機(jī)的應(yīng)用

柴油比較便宜，但柴油機(jī)比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機(jī)、坦克上面。想想議議：

汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過(guò)程有什么相同點(diǎn)，有什么不同點(diǎn)？1．基本構(gòu)造和主要部件的作用相似。2．每個(gè)工件循環(huán)都經(jīng)歷四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3．四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。4．一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，做功一次。相同點(diǎn)不同點(diǎn)1．構(gòu)造不同：汽油機(jī)氣缸頂有火花塞，而柴油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴。2．燃料不同：汽油機(jī)的燃料是汽油，而柴油機(jī)的燃料是柴油。3．吸氣不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣的混合氣體，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。4．點(diǎn)火不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。5、熱機(jī)的效率

熱機(jī)的效率：熱機(jī)所做的做有用功那和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機(jī)的效率。

燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提高熱機(jī)效率，可提高燃料的利用率。

汽油機(jī)的效率：20~30%柴油機(jī)的效率：30~45%你認(rèn)為它們的效率比你想象的高？還是低？你猜想：汽油機(jī)、柴油機(jī)的效率大約是多少？猜猜看！

提高熱機(jī)效率的途徑和方法：

（l）盡可能減少各種熱損失，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；

(2)充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來(lái)供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來(lái)，燃料的利用率大大提高。

6.熱機(jī)對(duì)環(huán)境的影響

1.熱機(jī)對(duì)大氣的影響。（1）產(chǎn)生有毒氣體。（2）產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。（3）產(chǎn)生粉塵。2.熱機(jī)產(chǎn)生噪音。1.四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程由()、()、()、()四個(gè)沖程組成的。2.四沖程汽油機(jī)，由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是()沖程，做功沖程是()能轉(zhuǎn)化為()能。3.汽油機(jī)吸入汽缸的是()，點(diǎn)火方式是()。柴油機(jī)吸入汽缸的是()，點(diǎn)火方式是()。

4.某四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600R/min，它每秒鐘對(duì)外做功()次。

課堂練習(xí):

5、壓縮沖程混合氣體內(nèi)能增大的原因是什么？

6、做功沖程中，氣體的內(nèi)能如何轉(zhuǎn)化？為什么被稱為做功沖程？

7、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)？

8、排氣后，下一個(gè)工作過(guò)程是什么沖程？

9、當(dāng)燃油還沒(méi)有燃燒做功的時(shí)候，活塞是怎樣動(dòng)起來(lái)的？

答：混合氣體爆發(fā)性燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能；燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。答：活塞壓縮混合氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蠚怏w的內(nèi)能。

答：在做功沖程，飛輪獲得足夠的動(dòng)能而高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸氣、壓縮、排氣三個(gè)沖程中，活塞的運(yùn)動(dòng)都是靠飛輪的慣性來(lái)完成的。答：吸氣沖程

答：通常是先接通了啟動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))，用啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞動(dòng)起來(lái)。也可用手柄，人工搖動(dòng)手柄帶動(dòng)活塞起動(dòng)。課堂練習(xí):二、燃料及其熱值燃料的燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)，燃燒過(guò)程中，儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能被釋放，轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。相同質(zhì)量的不同燃料燃燒放出的熱量是不同的。熱值：指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量。其符號(hào)是q。熱值單位：J/kg,(J/m3)熱值單位：J/kg,(J/m3)P139一些燃料的熱值。木炭:3.4×107J/kg物理意義:1千克木炭完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.4×107J煤氣:3.9×107J/m3物理意義:1立方米煤氣完全燃燒時(shí)放出的熱量是3.9×107J計(jì)算熱量公式：Q放=mq(即質(zhì)量乘以熱值)例題：把5kg4