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1、第十四章 内能的利用,第一节 热机,第一节 热机,第一节 热机,李寨二中物理组,1,课堂教育,热能除了带给人类温暖以外，还能做什么呢？,试管中的蒸汽将软木塞推出去，软木塞获得了动能，蒸汽的内能减少！,2,课堂教育,一 热机,1 定义： 将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。,3,课堂教育,2 热机的种类,蒸气机、内燃机、汽轮机、 喷气发动机、等,4,课堂教育,蒸汽机,烧水到沸腾时，冒出的蒸汽会冲开壶盖！人们发现可以通过蒸汽推动机械，瓦特发明蒸汽机后： 1807年，美国人富尔把瓦特的蒸汽机装在轮船上，从此，航运中的帆船时代结束了。 1814年，英国人史蒂芬把瓦特的蒸
2、汽机装在火车上，陆路运输的新时代开始了。,5,课堂教育,汽轮机,汽轮机,发电机,锅炉,给水泵,热源,冷却海水,冷凝器,火力发电厂工作原理,6,课堂教育,7,课堂教育,喷气式发动机,8,课堂教育,二 内燃机：,1定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力 的热机。,2 分类 常见的内燃机： 汽油机 柴油机,9,课堂教育,(1)汽油机,(2)柴油机,构造 工作原理 汽油机完整工作过程,构造 工作原理,内燃机是热机的一种；分为汽油机和柴油机。,10,课堂教育,汽油机的构造,火花塞,气缸,进气门,活塞,连杆,排气门,曲轴,11,课堂教育,1：汽油机的构造；观察图回答汽油机的主要构造有： 主体是 ，内有
3、、它通过 与 相连。上部有 和 ， 顶部有 。,汽缸,活塞,连杆,曲轴,进气门,排气门,火花塞,2:工作原理让燃料在汽缸中燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞做功，使内能转化为机械能,12,课堂教育,吸气,压缩,做功,排气,内燃机的冲程和工作循环,13,课堂教育,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。,14,课堂教育,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。 机械能转化为内能。,15,课堂教育,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
4、塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 内能转化为机械能。,16,课堂教育,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。,17,课堂教育,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。,内燃机的启动,Qiyouji工热机.swf作,18,课堂教育,在一个工作循环中 有四个冲程， 活塞往复两次， 曲轴转两周， 飞轮转两周， 对外做一次功。,19,课堂教育,汽油机的工作过程:以一个工作循环为单元,冲程：活塞从一端运动到另一端叫做一个冲程。,根据观察回答，汽油机工作过程中，四个冲程的气门关闭情况；活塞
5、的运动方向；曲轴转动几圈；如果有能量转化，说处具体的转化过程；点火方式是什么。,20,课堂教育,汽油机和柴油机的工作过程,21,课堂教育,柴油机的构造,喷油嘴,进气门,活塞,连杆,排气门,气缸,曲轴,22,课堂教育,柴油机工作原理,吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程,23,课堂教育,吸气冲程,空气,进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。,24,课堂教育,压缩冲程,进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。 机械能转化为内能。,25,课堂教育,做功冲程,在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的
6、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。 内能转化为机械能。,26,课堂教育,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。,27,课堂教育,3.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。,(1)汽油机的应用,(2)柴油机的应用,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。,28,课堂教育,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？,汽油机和柴油机 的异同点比较,29,课堂教育,返回,相同点,不同点,30,课堂教育,返回,1基本构造和主要部
7、件的作用相似。 2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。,相同点,不同点,31,课堂教育,返回,相同点,不同点,1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。 3 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。 4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。,32,课堂教育,内燃机：,燃料在气缸内燃烧的热机,汽缸为星型排列的老式飞机内燃机结构原
8、理图,33,课堂教育,三、热机中能量的转化,化学能,热能,机械能,（燃料）,（做功）,34,课堂教育,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？,你猜想：汽油机、柴油机的效率大约是多少？猜猜看！,35,课堂教育,热机的效率,热机的效率：热机所做的做有用功那和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提高热机效率，可提高燃料的利用率。,36,课堂教育,热机中能量的转化,37,课堂教育,第一冲程： 。进气门 ，排气门 ，活塞由汽缸最 向
9、 运动， 和 的混合物从 被吸入汽缸。当活塞运动到汽缸的最下端， 关闭， 曲轴转动 圈。,第二冲程： .进气门 和排气门 ，活塞由汽缸最 向 运动，燃料的混合物被 ，汽缸内温度 ，气压 。曲轴转动 圈。在此过程中， 转化 。,吸气冲程,打开,关闭,上端,下,汽油,空气,进气门,进气门,半,都关闭,下端,上,压缩,升高,增大,半,机械能,内能,压缩冲程,38,课堂教育,第三冲程： 。在压缩冲程末，火花塞产生电火花（点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生 的燃气，推动活塞由汽缸向 运动，并通过连杆驱使曲轴转动， 曲轴转动 圈。 在此冲程中， 转化 。,第四冲程： 。进气门 ，排气门 ，活塞由汽缸最 向
10、 运动， 把废气排出汽缸。当活塞运动到汽缸的最上 端， 关闭， 曲轴转动 圈。,做功冲程,高温高压,下,半,内能,机械能,排气冲程,关闭,打开,下端,上,排气门,半,39,课堂教育,小结：汽油机一个工作循环包括 冲程，活塞往复 次，曲轴转动 圈，做功 次。有 次能量转化。,汽油机工作的四个冲程中，只有 燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的 来完成。必须靠外力来启动.,做功冲程,飞轮的惯性,4,2,2,1,2,40,课堂教育,提高热机效率的途径和方法：（l）尽可能减少各种热损失，保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；(2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热
11、电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。,41,课堂教育,1.四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的. 2.四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是( )冲程,做功冲程是( )能转化为( )能. 3.汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是( ).柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是( ). 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒钟对外做功( )次.,课堂练习:,42,课堂教育,5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？ 6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？ 7、在吸气冲程、压缩冲程、排气
12、冲程活塞为什么会运动？ 8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？ 9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？,答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。,答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。,答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。,答：吸气冲程,答：通常是先接通了启动机(电动机)，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。,课堂练习:,43,课堂教育,提高热机效率的途径,1、热机的效率是热机性能的一个重要指标。 如：两辆排量相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油少的那辆，汽油机的效率高，性能好。,2、在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。 例如：在使用上要正确使用，注意保养。在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施。,44,课堂教育,知识回顾：如图所示在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象，说明什么问题？,新课引入：将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器统称为热机。,45,课堂教育,