熱機學問點一：熱機定義：將燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能的機械統(tǒng)稱為熱機。（2）熱機的種類：蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣式發(fā)動機等。學問點二：內燃機內燃機及其工作原理：將燃料的化學能通過燃燒轉化為內能，又通過做功，把內能轉化為機械能。按燃燒燃料的不同，內燃機可分為汽油機、柴油機等。汽油機一個工作循環(huán)為四個沖程即吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。一個工作循環(huán)中只對外做一次功，曲軸轉2周，飛輪轉2圈，活塞來回2次。（3）壓縮沖程是對氣體壓縮做功，氣體內能增加，這時機械能轉化為內能。做功沖程是氣體對外做功，內能削減，這時內能轉化為機械能。汽油機和柴油機工作的四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對活塞做功，其它三個沖程要靠飛輪的慣性完成。柴油機的工作原理：利用氣缸內燃燒柴油所產(chǎn)生的氣體來推動活塞做功。（7）柴油機的結構與汽油機的相像，柴油機只是在做功沖程時沒有火花塞點火。3.汽油機和柴油機的比較：①汽油機的氣缸頂部是火花塞；柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。④柴油機比汽油及效率高，比較經(jīng)濟，但笨重。⑤汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力協(xié)助啟動?！纠}1】如圖是某四沖程汽油機的______沖程，在此沖程中內能轉化為______能。

【答案】做功

機械

【解析】內燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，推斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關上壓縮關下功”進行分析；在汽油機的四個沖程中，機械能轉化為內能的是壓縮沖程，內能轉化為機械能的是做功沖程。

由圖可知，兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，因此是做功沖程；汽油機的做功沖程把燃料燃燒產(chǎn)生的內能轉化為機械能。

【例題2】如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關于其四個沖程的描述正確的是（）A．吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸B．壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內氣體的內能減小C．做功沖程中，燃料釋放的能量絕大部分轉化為機械能D．排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少部分【答案】A【解析】四沖程汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能；另外還有壓縮沖程有能量轉化，將機械能轉化為內能；依據(jù)氣門的狀態(tài)、活塞運動的方向確定沖程的種類。A.汽油機在吸氣沖程中，進氣門打開、排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸，故A正確；B.在壓縮沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，氣體的內能變大，此過程是機械能轉化為內能的過程，故B錯誤；C.在做功沖程中，燃料燃燒釋放的內能大部分須要克服摩擦、發(fā)生熱傳遞而散失，只有一少部分轉化為機械能，故C錯誤；D.在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的大部分，故D錯誤。故選：A。一、選擇題1．2024年春節(jié)期間熱映的《流浪地球》被譽為開啟了中國科幻電影元年。這部電影講解并描述了多年以后太陽急速蒼老膨脹，無法再給地球供應能量，人類為了挽救地球而點燃木星四周的可燃氣體，逃離太陽系的故事。其中“點燃木星”將地球推開相當于內燃機的（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】C【解析】影片“流浪地球”中，人類為了挽救地球而點燃木星四周的可燃氣體，將地球推開，內能轉化為機械能，相當于內燃機的做功沖程。2．（2024?綏化）如圖是汽油機一個工作循環(huán)的四個沖程，不是靠飛輪慣性完成的沖程是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】在汽油機的四個沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個沖程都是靠飛輪的慣性完成的。A圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，不符合題意；B圖：兩氣門都關閉，活塞向下運行，火花塞點火，氣缸容積增大，是做功沖程，符合題意；C圖：兩氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，不符合題意；D圖：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，不符合題意。3．如圖所示是演示點火爆炸的試驗裝置，按動電火花發(fā)生器的按鈕，點燃盒內酒精。盒蓋快速飛出。這個過程與四沖程汽油機中的哪一個沖程的能量轉化相同（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】C【解析】如圖所示是演示點火爆炸的試驗裝置，按動電火花發(fā)生器的按鈕，點燃盒內酒精，盒蓋被打出去，這是因為酒精燃燒產(chǎn)生的燃氣對外做功，消耗燃氣的內能，轉化為盒蓋的機械能，故是將內能轉化為機械能的過程；四沖程汽油機中的做功沖程就是利用內能來做功的沖程，也是將內能轉化為機械能。4．如圖是汽車四沖程發(fā)動機的一個沖程示意圖，下列說法正確的是（）A．該沖程是做功沖程 B．該沖程機械能轉化為內能 C．這種汽車對環(huán)境沒有污染 D．此發(fā)動機的效率可達90%【答案】A【解析】AB.圖中兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以該沖程是做功沖程，其能量轉化是內能轉化為機械能；故A正確，B錯誤；C.該汽車的燃料是汽油，排放的尾氣會污染空氣，故C錯誤；D.汽油機的效率在20%﹣30%左右，不行能達到90%，故D錯誤。5.如圖是汽車四沖程發(fā)動機的一個沖程示意圖，下列說法正確的是（）A.該沖程是做功沖程B.該沖程機械能轉化為內能C.這種汽車對環(huán)境沒有污染D.此發(fā)動機的效率可達90%【答案】A【解析】做功沖程：內能轉化為機械能。熱機對環(huán)境有肯定污染，比如廢氣污染。6．四沖程柴油機在工作過程中，將內能轉化為機械能的沖程是（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】C【解析】在內燃機的做功沖程中能量轉化是內能轉化為機械能，壓縮沖程中能量轉化是機械能轉化為內能。四沖程柴油機在做功沖程中，高溫高壓燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能，故C正確。7.如圖所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，把活塞快速壓下去，看到棉花燃燒起來，活塞被向上頂起。關于這個過程說法正確的是（）A．活塞對棉花做功，使棉花溫度上升 B．緩慢壓下活塞也能看到同樣的試驗現(xiàn)象 C．壓下活塞的過程中是內能轉化為機械能 D．活塞被向上頂起相當于內燃機的做功沖程【答案】D【解析】變更內能的方式有兩種，即做功和熱傳遞；對物體做功，物體的內能會增加，物體對外做功，其內能會減小。AC.把活塞快速壓下去，此時活塞對筒內的空氣做功，空氣的內能變大，溫度上升，是機械能轉化為內能，空氣和棉花之間發(fā)生熱傳遞，使得棉花的溫度上升，故AC錯誤，B.緩慢壓下活塞，由于存在熱損失，在漸漸下壓的過程中，空氣的內能增加的較小，溫度升的不高，達不到棉花的燃點，棉花不會燃燒，故B錯誤；D.活塞被向上頂起是因為筒內的空氣推動活塞做功，內能轉化為機械能，與內燃機的做功沖程相同，故D正確。二、填空題8．柴油機壓縮沖程中，隨著活塞的運動，氣缸內空氣密度不斷（選填：“增大”“減小“或“不變”），這時活塞的機械能轉化為被壓縮空氣的能，使其溫度更高、壓強更大?！敬鸢浮吭龃?；內?！窘馕觥坎裼蜋C壓縮沖程中，隨著活塞的運動，外界對氣缸內氣體做功，氣缸內空氣體積減小，密度不斷增大，這時活塞的機械能轉化為被壓縮空氣的內能，使其溫度更高、壓強更大。9．2024年6月5日，我國首次用固體燃料運載火箭把“文昌物聯(lián)一號”衛(wèi)星勝利送上太空。火箭放射時要選用熱值的固體燃料（選填“大”或“小”），燃料的質量削減，熱值（選填“變小”或“不變”）?！敬鸢浮抗蚀鸢笧椋捍?；不變?！窘馕觥炕鸺派鋾r要選用熱值大的固體燃料，緣由是熱值大，完全燃燒相同質量時，可放出更多的熱量；熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關，與其質量、是否燃燒和燃燒是否充分無關，所以在燃料的質量削減時熱值不變。10．某單缸四沖程汽油機正常工作時飛輪的轉速為2400r/min，若每次做功沖程對外所做的有用功為300J，則該汽油機的輸出功率為W，所運用的燃料是能源（選填“可再生”或“不行再生”）?！敬鸢浮?000；不行再生?！窘馕觥坑深}可知，單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是2400r/min，即每秒鐘飛輪轉40圈，因曲軸轉2圈完成一個工作循環(huán)，對外做功一次，所以該汽油機每秒完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，則每秒做的有用功W＝20×300J＝6000J，該汽油機的輸出功率為P＝＝＝6000W；汽油機所用的燃料是汽油，屬于化石能源，是不行再生能源。甲圖中，快速向下壓活塞，能量的轉化狀況是。乙圖內燃機的工作過程中與甲圖能轉化狀況相同的是

(選填圖中的代號)?！敬鸢浮繖C械能轉化為內能；B?！窘馕觥浚?）對物體做功，是機械能轉化為內能；（2）由進氣門和排氣門的關閉和打開狀況、活塞的上行和下行狀況來推斷是哪個沖程；四個沖程中壓縮沖程是機械能轉化為內能，做功沖程是內能轉化為機械能，排氣和吸氣沖程沒有能的轉化。圖甲中，快速向下壓活塞，活塞的機械能轉化為筒內空氣的內能；圖乙中：A.進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，沒有能量轉化；B.兩個氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故B符合題意；C.兩個氣門都關閉，活塞向下運動，是做功沖程，將內能轉化為機械能；D.排氣門打開，進氣門關閉，活塞向上運動，是排氣沖程，沒有能量轉化。12．在熱機的四個沖程中，把機械能轉化為內能的是沖程。汽油機工作時要產(chǎn)生大量的熱，通常采納水循環(huán)將熱帶走，這是利用水的特性?！敬鸢浮繅嚎s；比熱容大?！窘馕觥浚?）在熱機的四個沖程中，把機械能轉化為內能的是壓縮沖程；（2）汽車的散熱器可用水做冷卻劑，是因為水的比熱容比較大，在上升相同的溫度時可以汲取更多的熱量，降低發(fā)動機的溫度。13．如圖是四沖程汽油工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時它正處在沖程，當燃料混合在氣缸內燃燒時將能轉化為內能?！敬鸢浮繅嚎s；化學?！窘馕觥浚?）汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對外做功，在做功沖程中，燃料的化學能轉化為內能，而內能又轉化為機械能；汽油機的做功沖程特點是火花塞點火，在做功沖程對外輸出功。從圖中可以看出，兩氣門都關閉和活塞向上運動的特點，可以推斷這個沖程是壓縮沖程。（2）燃料燃燒的過程，是將燃料的化學能轉化為內能的過程。汽油機工作時，汽油在氣缸內燃燒時將化學能轉化為內能。三、強化記憶理解題14.閱讀理解，回答問題。汽油機內燃機就是指燃料干脆在發(fā)動機氣缸內燃燒產(chǎn)生動力的熱機。最常見的內燃機，以汽油或柴油為燃料，分別叫做汽油機和柴油機。汽油機指汽油在汽缸內燃燒、生成高溫高壓燃氣，燃氣推動活塞而做功，燃氣內能轉化為活塞運動的機械能。（1）構造：進氣門，排氣門，火花塞，氣缸，活塞，連桿，曲軸。沖程：活塞從氣缸一端運動到另一端的單向運動叫做一個沖程。（2）工作原理。內燃機的工作過程以一個循環(huán)為一個單元，一個循環(huán)又分為四個沖程。吸氣沖程：起先工作前，活塞位于氣缸上端，進、排氣門軍關閉。工作時，活塞由上向下運動，進氣門打開，排氣門仍關閉。由于缸內體積增大，壓強減小，空氣和汽油的混合氣體被吸入氣缸。這是第一個沖程。壓縮沖程：活塞運動到最下端，就起先轉為向上運動。這時進氣門、排氣門都關閉，混合氣體被強行壓縮，使氣體的溫度上升，壓強增大。這是其次個沖程。做功沖程：壓縮結束時雖然溫度較高，但未能達到燃料的燃點。在壓縮沖程結束的瞬間，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓燃氣推動活塞向上向下運動，通過連桿帶動曲軸轉動。實現(xiàn)了內能向機械能的轉化。這是第三個沖程。排氣沖程：做功沖程結束，活塞接著向下向上運動，進氣門關閉，排氣門打開，燃燒后的廢氣被活塞推出缸外。這是最終一個沖程。此后，活塞又由上向下運動，從今進入下一輪循環(huán)。在一個工作循環(huán)中有四個沖程，活塞往復兩次，