终稿：14.1、2热机及其效率

第十六章 热和能16.4 热 机在试管内装些水，用橡皮塞塞住， 加热使水沸腾，会看到什么现象？推动塞子的能量来自哪里？推动塞子的能量来自哪里？塞子被冲出！1、热机燃料的化学能水蒸气的内能塞子运动的机械能热 机热 机燃料的化学能燃料的化学能内能内能机械能机械能做功做功燃烧燃烧热机是把内能转化为机械能的机器。热机是把内能转化为机械能的机器。能量转化 ：热机的种类：蒸汽机 内燃机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机燃料的 化学能内能燃烧做功 机械能共同特点：2、内燃机种类汽油机柴油机（以汽油为燃料） （以柴油为原料）吸气压缩做功排气内燃机的冲程 和工作循环活塞在汽缸内往复运 动时，从汽缸的一端运 动到另一端的过程，叫 做一个冲程。汽油机的构造火花塞气缸进气门 活塞连杆排气门曲轴主体是主体是气缸气缸，它的顶部有，它的顶部有进气门进气门和和排气门排气门，顶部有，顶部有火火 花塞花塞，下部有，下部有活塞活塞，它通过，它通过连杆连杆与与 曲轴曲轴 相连，它的相连，它的 移动通过连杆带动曲轴转动。移动通过连杆带动曲轴转动。汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程燃料在汽缸中燃烧时，将存储的燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能化学能转变为高转变为高 温高压的燃气（蒸汽）的温高压的燃气（蒸汽）的内能内能，又通过燃气（蒸汽）推，又通过燃气（蒸汽）推 动活塞动活塞做功做功，由，由内能内能转变为转变为机械能机械能。吸气冲程汽油和空气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。将机械能转化为内能做功冲程在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。将内能转化为机械能排气冲程燃烧后的废气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。汽油机工作时，四个冲程周 而复始，然而只有第三个冲程是 对外做功的，其余的三个冲程是 辅助辅助冲程，要靠装在曲轴上的大 飞轮的惯性来带动的。说明：4、研究汽油机的工作原理：在表格中填写汽油机四冲程的特点冲程名称进进气 门门排气门门活塞运 动动方 向作用有无能量的转转化吸气冲程压缩压缩 冲 程做功冲程排气冲程开关向下吸入汽油 和空气无关关向上压缩气体 提高温度 关关向下高温气体膨胀 推动活塞做功关开向上排出废气无机械能转 化为内能 内能转化 为机械能看一看，想一想：一个工作循环里，活塞往返 次，曲轴转动 周。 冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 来完成的。 两两做功飞轮的惯性柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴柴油机工作原理吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程做功冲程在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。想想议议：汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？汽油机柴油机不 同 点燃料汽油柴油结构火花塞喷油嘴吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是空气压缩冲程气压、温度相对较低气压、温度相对较高点火方式点燃式压燃式相 同 点工作循环都有四个冲程能量转化（1）压缩冲程：机械能转化成内能 （2）做功冲程：内能转化成机械能活塞、曲轴运动每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。运动都需要外力优缺点汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。汽油机和柴油机的异同表内燃机的启动内燃机不能自行启动。开始运转时，要 靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连 杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。内燃机的应用汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞 机和小型农业机械上面。汽油机:柴油机:柴油比较便宜，但柴油机比较笨重， 主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。2. 燃料的热值1千克某种燃料完全燃烧放出的热量 叫做这种燃料的热值。（2）单位：J/kg（或 J/m3）焦耳每千克（1）定义：Q放 = qm（3）公式：质量热值例题：把5kg40的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干 木柴？（已知干木柴的热值为1.2×107J/kg，外界为标准 大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）Q吸=cm（t-t0） =4200J/(kg·0C)×5kg×600C=1.26 ×106J；Q放Q吸m=Q放/q= 1.2×106J/(1.2×107J/kg)=0.1kg解：汽油机的效率：2030%柴油机的效率：3045%你认为它们的效率比你想象的高？还是低 ？猜猜看：汽油机、柴油机的效率大约是多少 ？思 考：如何提高热机的效率？1 1、尽量使燃料充分燃烧、尽量使燃料充分燃烧 2 2、尽量减少热机部件间的摩擦、尽量减少热机部件间的摩擦 3 3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。热机的效率：用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的能用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的能 量之比量之比例题巩固练习 ：1、汽油机工作的四个冲程中，内能转化 为机械能的冲程 （ ）A 吸气冲程 B 压缩冲程C 做功冲程 D 排气冲程C巩固练习：2、关于热机的工作物质，正确的是 （ ）A 热机所使用的燃料就是工作物质B 汽油机和柴油机的工作物质都是高温 高压燃气C 热机的工作物质都是活塞D 汽油机的工作物质是汽油B巩固练习：3、为节约能源，需提高热机的效率。下列 措施中不能提高热机效率的是 （ ）A 尽量使燃料充分燃烧B 尽量增加热机的工作时间C 尽量减少废气带走的热量D 尽量减少热机部件间的摩擦B4、关于燃料的热值正确的是（ ）A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B燃料的热值与燃料的种类有关C燃料的热值与燃料的多少有关 D燃料的热值与上面三个因素都有关解析：选B.热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系.B5、下面说法不正确的是（ ）A燃料燃烧时，将化学能转化为内能B人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的Cl kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施解析：选C. l kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，必须加上“完全”两个字，故C错.C6、下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）A减少各种热损失 B加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C充分利用废气的能量，如建热电站 D采取少消耗总能量的办法解析：选D.提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦尽量少做额外功等.D巩固练习：7、以下交通工具中，常用汽油机作为动力 的是 （ ）A 轻型轿车 B 重型运载卡车C 手扶拖拉机 D 磁悬浮列车A巩固练习 ：8、一台单单缸四冲程柴油机飞轮转飞轮转 速为为 1800r/min，则则柴油机1s内 （ ）A 完成30个冲程，做功30次B 完成60个冲程，做功60次C 完成60个冲程，做功15次D 完成120个冲程，做功30次C1、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ） 练习：ABCD2、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是（ ） A.吸气冲程 B.排气冲程 C.做功冲程 D .压缩冲程BD3、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的（ ） A.压强增大，温度降低 B.压强增大，温度升高C.压强减少，温度降低 D.压强减少，温度升高B4、为提高锅炉的效率和燃料的利用率，下列做法不正确的是（ ）A.把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛内燃烧B.加大送风量，把煤粒在炉膛里吹起来燃烧C.增大受热面积，减少烟气带走的热量D.用木炭代替烟煤D谢谢 大家！