12.4熱機(jī)與社會(huì)發(fā)展第十二章內(nèi)能與熱機(jī)

1.復(fù)述熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化。2.重點(diǎn):描述四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。3.認(rèn)清事物的兩面性，知道熱機(jī)對(duì)社會(huì)的發(fā)展有積極的作用，同時(shí)也會(huì)影響環(huán)境。

熱機(jī)

1.熱機(jī)是人類歷史上最偉大的發(fā)明之一。熱機(jī)的種類很多，有

蒸汽機(jī)

、

汽油機(jī)

、

柴油機(jī)

、

燃?xì)廨啓C(jī)

、

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

和

火箭

發(fā)動(dòng)機(jī)等。

2.熱機(jī)的共同特點(diǎn):將燃料燃燒時(shí)的

化學(xué)能

轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過

做功

，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械能

。

蒸汽機(jī)

汽油機(jī)

柴油機(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

火箭

化學(xué)能

做功

機(jī)械能

汽油機(jī)

3.圖示為汽油機(jī)的構(gòu)造，看圖填寫各部分名稱:①

進(jìn)氣門

、②

氣缸

、③

曲軸

、④

連桿

、⑤

活塞

、⑥

排氣門

、⑦

火花塞

。

進(jìn)氣門

氣缸

曲軸

連桿

活塞

排氣門

火花塞

4.汽油機(jī)在工作時(shí)，燃料在

氣缸

內(nèi)燃燒，生成

高溫高壓

的燃?xì)?，推?dòng)活塞

做功

。

5.活塞從氣缸的

一端

運(yùn)動(dòng)到

另一端

的過程叫做一個(gè)沖程。

6.汽油機(jī)的四個(gè)沖程:

吸氣

沖程，

壓縮

沖程，

做功

沖程，

排氣

沖程。

氣缸

高溫高壓

做功

一端

另一端

吸氣

壓縮

做功

排氣

7.(1)用來做

有用功

的那部分能量與

燃料完全燃燒放出的能量

之比是熱機(jī)效率。

(2)提高熱機(jī)效率的途徑是

減少

熱機(jī)工作中各種能量的損失，如:使燃料

完全

燃燒、

減少

廢氣帶走的熱量、

減少

機(jī)械摩擦等。

有用功

燃料完全燃燒放出的能量

減少

完全

減少

減少

8.圖示為內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，則該熱機(jī)效率η等于

(

B

)B

熱機(jī)與環(huán)境

9.所有熱機(jī)工作時(shí)都要排放廢氣，熱機(jī)排出的廢氣不僅溫度高于環(huán)境溫度，而且含有鉛、

二氧化硫

、

二氧化氮

、

一氧化碳

、二氧化碳等各種對(duì)人體有害的物質(zhì)，嚴(yán)重污染

空氣

。

10.

減少熱機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)

、

控制廢氣排放的總量

已成為人類保護(hù)環(huán)境的重要措施。

二氧化硫

二氧化氮

一氧化碳

空氣

減少熱機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)

控制廢氣排放的總量

熱機(jī)1.探究活動(dòng):內(nèi)能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。儀器:鐵架臺(tái)、試管、水、橡皮塞、酒精燈、火柴。方案:如圖所示，把儀器組裝好，用火柴點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)試管里的水加熱。現(xiàn)象:

水沸騰，塞子被沖出后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)

。

實(shí)驗(yàn)過程中能量的轉(zhuǎn)化:酒精燃燒，

化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)

能，通過

熱傳遞

的方式將內(nèi)能轉(zhuǎn)移給水，使水的內(nèi)能增大，溫度升高，水沸騰后，水蒸氣的

內(nèi)

能轉(zhuǎn)化為塞子的

機(jī)械

能，塞子被水蒸氣沖出。

結(jié)論:

塞子被沖出的過程中，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能

。

水沸騰，塞子被沖出后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)

化學(xué)

內(nèi)

熱傳遞

內(nèi)

機(jī)械

塞子被沖出的過程中，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能

2.汽油機(jī)的工作過程。(1)吸氣沖程:進(jìn)氣門

打開

，排氣門

關(guān)閉

，活塞由上端向下運(yùn)動(dòng)，

汽油和空氣

組成的燃料混合物從進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸。

(2)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

，把

機(jī)械

能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)

能。

打開

關(guān)閉

汽油和空氣

關(guān)閉

向上

增大

升高

機(jī)械

內(nèi)

(3)做功沖程:壓縮沖程末，氣缸頂部的火花塞發(fā)出電火花，點(diǎn)燃缸內(nèi)燃料，燃料爆發(fā)性燃燒，產(chǎn)生

高溫高壓的燃?xì)?/p>

推動(dòng)活塞做功，把

內(nèi)

能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

能。

(4)排氣沖程:進(jìn)氣門

關(guān)閉

，排氣門

打開

，活塞

向上

運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸。

高溫高壓的燃?xì)?/p>

內(nèi)

機(jī)械

關(guān)閉

打開

向上

(5)想一想并回答下列問題:①在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？答

壓縮沖程，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。②哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？答

做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在做功沖程里機(jī)械獲得了動(dòng)力。答

做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在做功沖程里機(jī)械獲得了動(dòng)力。③哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？答

排氣沖程。④內(nèi)燃機(jī)上飛輪的作用是什么？答

在四個(gè)沖程里，只有在做功沖程中內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功，飛輪的作用就是靠它的慣性來完成其他三個(gè)輔助沖程。答

排氣沖程。答

在四個(gè)沖程里，只有在做功沖程中內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功，飛輪的作用就是靠它的慣性來完成其他三個(gè)輔助沖程。

熱機(jī)與環(huán)境3.目前，“節(jié)能減排”已引起全球的關(guān)注。如何減少能耗，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率越來越受到人們的重視。(1)大多數(shù)家用汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)均為汽油機(jī)，它把汽油燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給車輪使汽車行駛。請(qǐng)你將圖中汽油機(jī)工作時(shí)的能源圖補(bǔ)充完整。廢氣帶走熱量克服摩擦耗能(2)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是汽車的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)之一。廠家提供的某汽車出廠的部分參數(shù)如下:①測(cè)試數(shù)據(jù):汽車在平直公路上以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，百公里耗油量為V0(L)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為P0(kW)；②使用燃料:93#汽油[熱值為q0(J/kg)、密度為ρ0(kg/m3)]。請(qǐng)用以上參數(shù)推算出在測(cè)試條件下，該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

(3)熱機(jī)的污染包括哪些污染？答

包括廢氣污染、噪聲污染、熱污染等。答

包括廢氣污染、噪聲污染、熱污染等。

1.四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，有

4

個(gè)沖程，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)

2

次，曲軸連桿轉(zhuǎn)

2

周，飛輪轉(zhuǎn)

2

周，只有

做功

沖程對(duì)外做功

1

次，其他三個(gè)沖程靠飛輪的

慣性

完成。

4

2

2

2

做功

1

慣性

2.有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師，不用任何儀器，只是靠近柴油機(jī)排氣管口觀察和聞一下，并將手伸到排氣管口附近感覺一下尾氣的溫度，就能初步判斷這臺(tái)柴油機(jī)的節(jié)能效果。這是為什么呢？答

這是因?yàn)槿绻劦讲裼臀逗軡?，則說明柴油沒有完全燃燒，手伸到排氣管口附近，如果感覺尾氣的溫度太高，說明燃料燃燒產(chǎn)生的熱量有很多被廢氣帶走，這些都可以說是不節(jié)能的表現(xiàn)。

課標(biāo)要求1.了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史上的重要意義2.從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率作業(yè)用時(shí)建議用時(shí):15min，實(shí)際用時(shí)

min

答錯(cuò)題題序

1小剛雙手對(duì)搓后感覺手上發(fā)熱，這是通過

做功

的方式改變手的內(nèi)能。汽油機(jī)的工作過程中，將

機(jī)械能

轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能

的沖程是壓縮沖程。

做功

機(jī)械能

內(nèi)能

3摩托車上的熱機(jī)工作時(shí)提供動(dòng)力的是

(

C

)A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程C2汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程為:吸氣沖程、壓縮沖程、

做功

沖程、排氣沖程。圖示為

壓縮

沖程。

做功

壓縮

4關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說法中正確的是

(

C

)A.熱機(jī)做的有用功越多，效率一定越高

B.熱機(jī)消耗的燃料越少，效率一定越高C.熱機(jī)做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高D.熱機(jī)做功越快，效率一定高C5甲、乙兩汽車，甲的汽油機(jī)效率比乙的汽油機(jī)效率高，這表明

(

D

)A.甲做功比乙多B.甲做功比乙快C.甲消耗的汽油比乙少D.若兩汽油機(jī)做相同的有用功，甲耗油比乙少D6下列關(guān)于熱機(jī)和環(huán)境保護(hù)的說法中正確的是

(

A

)A.熱機(jī)的大量使用會(huì)造成環(huán)境污染B.所有的熱機(jī)都是用汽油作燃料C.汽車排出的尾氣都是有毒氣體D.熱機(jī)所產(chǎn)生的噪聲，可以被熱機(jī)上的消聲器完全消除A

7有一臺(tái)汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中消耗了10g汽油(熱值為4.6×107J/kg)，這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是

4.6×105

J，若這臺(tái)汽油機(jī)的效率為30%，則一個(gè)工作循環(huán)中，輸出的有用機(jī)械能為

1.38×105

J

。

4.6×105

1.38×105

J

A.溫度降低，內(nèi)能減小B.溫度不變，內(nèi)能不變C.溫度升高，內(nèi)能增大D.溫度降低，內(nèi)能增大8內(nèi)燃機(jī)在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此時(shí)氣體的溫度和內(nèi)能變化的情況是

(

A

)A9下列流程圖是用來說明單缸四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)及涉及的主要能量轉(zhuǎn)化情況。對(duì)圖中①②③④的補(bǔ)充正確的是

(

D

)DA.①做功沖程、②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、③壓縮沖程、④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.①壓縮沖程、②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、③做功沖程、④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.①做功沖程、②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

、③壓縮沖程、④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.①壓縮沖程、②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、③做功沖程、④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能10四沖程汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速是120轉(zhuǎn)/秒，則它每秒鐘對(duì)外做功的次數(shù)為

(

B

)A.40次B.60次C.102次D.240次B

11小紅家里原來用液化石油氣燒水，每天用60℃的熱水100kg。她參加“探究性學(xué)習(xí)”活動(dòng)后，在老師和同學(xué)的幫助下，制造了一臺(tái)簡(jiǎn)易的太陽(yáng)能熱水器。(1)若用這臺(tái)熱水器每天可將100kg的水從20℃加熱到60℃，這些水吸收的熱量是多少？(2)若液化石油氣燃燒放出的熱量有70%被水吸收，