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第十四章 内能的利用
第一节　热机
学习目标 1.能说出四冲程内燃机的基本结构和工作原理。 2.能知道热机中的能量转化。 3.能说出汽油机和柴油机的相同点和不同点。
重点 内燃机的工作原理及能的转化
知识点1　热机
1.小实验：内能转化为机械能
实验器材：　 酒精灯、火柴、大试管、橡皮塞、水和铁架台 　。
实验步骤：（1）将上述实验器材按如图所示组装。
（2）用酒精灯给试管中的水加热。
观察到的实验现象：（1）　 橡皮塞飞出　。
（2）　 试管口有白气冒出 　。
问题：（1）实验中橡皮塞飞出，说明橡皮塞的　 机械　能增大。
（2）试管口有白气冒出，说明试管中的水蒸气的　 内能 　减小。
（3）这个实验说明水蒸气的　内　能可以转化为橡皮塞的　 机械 　能。
（4）实验中水蒸气的内能是通过　做功　的方式改变的。
2.热机
（1）概念：利用　内能　做功的机械，叫热机。
（2）热机的种类：　 蒸汽机 　、　 内燃机 　、　 汽轮机 　、　喷气发动机 　等。
（3）内燃机：燃料　直接　在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机。
（4）内燃机分为　 汽油机 　和　 柴油机 　两大类。
知识点2 汽油机
结构：如图所示是四冲程汽油机的结构剖面图。
其中：（1）是　 进气门 　；（2）是 　火花塞 　；（3）是　 排气门 　；（4）是　 活塞 　；（5）是　 汽缸 　；（6）是　 连杆 　；（7）是　 曲轴 　。
2.工作原理：汽油在汽缸内燃烧时生成　 高温高压 　的燃气，推动活塞　 做功　。活塞带动　曲轴　转动。
3.冲程：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。
4.四冲程汽油机的工作过程：
（1）吸气冲程：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汽缸。
（2）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，把　机械　能转化为　内　能。
（3）做功冲程：压缩冲程末，汽缸顶部的火花塞发出电火花，点燃缸内气体使燃料　猛烈　燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞做功，把　内　能转化为　机械　能。
（4）排气冲程：进气门　关闭　，排气门　打开　，活塞向　 上　运动，把废气排出汽缸。
5.汽油机的一个工作循环有　 四　个冲程，活塞往复　两　次，只有　 做功　冲程对外做功，内能转化为　机械　能。
　　知识点3　柴油机
1.柴油机和汽油机的相同之处：都是　内燃机　，都有　四个　冲程。
2.柴油机和汽油机的区别：
汽油机 柴油机
构造不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同 汽油 柴油
吸气冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火方式 压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式 压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出雾状的柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式
效率 效率低：20%~30% 效率高：30%~45%
应用 机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重，主要用于载重汽车、货车、轮船等
1.多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中做功冲程发生的能量转化是（　　）
A.内能转化为电能 B.内能转化为机械能
C.机械能转化为内能 D.电能转化为内能
【解析】内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程；其中做功冲程中高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，使发动机获得动力，故选B。
【答案】B
2.汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是（　　）
A．温度降低，内能增大
B．温度不变，内能不变
C．温度升高，内能增大
D．温度降低，内能减小
【解析】汽油机在做功冲程中，汽油机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能会减小，气体的温度会降低．
【答案】D
3. 柴油机构造与汽油机不同点之一是柴油机汽缸顶部有一个（　　）
A．火花塞 B．喷油嘴
C．进气门 D．排气门
【解析】汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有个火花塞，柴油机顶部有个喷油嘴。
【答案】B
4.下列关于柴油机和汽油机的说法正确的是（　　）
A．吸气冲程，汽油机吸入的是汽油，柴油机吸入的是柴油
B．汽油机是压燃式，柴油机是点燃式
C．压缩冲程，柴油机汽缸内温度比汽油机汽缸内温度高
D．排气冲程，汽油机和柴油机的工作过程不同
【解析】汽油机在吸气冲程吸入的是空气和燃料的混合物，柴油机只吸入空气，所以A错误；汽油机是点燃式，柴油机是压然式，故B错误；在压缩冲程末，由于柴油机将燃料混合物压缩得程度更大，所以温度更高，所以C正确；汽油机和柴油机的排气冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故D错误，选C。
【答案】C
5.一般汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每个冲程都伴随着能量的转移或转化，其中主要将机械能转化为内能的冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
【解析】在汽油机一个工作循环的四个冲程中，压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使气缸内的气体的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能，故B正确。故选B。
【答案】B
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