资源简介

(共32张PPT)
第1节热机
第十四章 内能
学
习
目
标
导入新课
18 世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？
热机
实验现象：
如图14.1-1，在试管内装些水，用橡胶塞塞管口，将水加热一段时间，观察现象。
讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。
橡胶塞被冲出来，试管口出现白雾。
现象分析:
实验结论:
热机
酒精燃烧,将化学能转化为水和水蒸气的内能,水蒸气膨胀对橡胶塞做功,橡胶塞被冲出;水蒸气的内能减少,温度降低,水蒸气液化成小水滴,因而在试管口出现“白雾”。
利用内能可以做功。
内能有两个方面的应用：
①利用内能加热物体（内能的转移）
②利用内能来做功（内能与其他形式的能的转化）
例题1
1.改变内能有不同的方式，如图所示，是通过______方式把试管里的水进行加热。水沸腾后，水蒸气推动活塞迅速冲出管口，水蒸气的内能 ______（选填“增大”或“减小”），在活塞被推出的过程中，是______能转化为___ ___能。试管口出现了白雾，这是______（填物态变化名称）现象。
液化
热传递
减小
内
机械/动能
例题1
解析：
[1]如图，酒精灯对水加热，水的内能增加，这是通过热传递的方式改变水的内能。
[2][3][4]当瓶内水蒸气把瓶塞冲出时，瓶内水蒸气对瓶塞做功，使得其内能减小，。
[5]试管内气体对活塞做功时，内能减小，温度降低，水蒸气放出热量发生液化现象，出现白雾。
这个实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。
人们发现内能可以做功，并制造了各种利用 .的机械—— （heat engine）。热机的发明及广泛使用，使人类迈入了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要的作用。
热机
热机
内能做功
内能转化为机械能
热机工作时的能量转化
燃烧的化学能
内能
机械能
燃烧
做功
热机
热机的种类
蒸汽机
汽轮机
喷气发动机等
内燃机
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机
汽油机
柴油机
内燃机是现代社会中最常见的一种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。图14.1-2 是一种内燃机的剖面图。
用汽油做燃料
用柴油做燃料
例题2
2.热机是各种将燃气或蒸汽的______能转化为______能的发动机，汽油机和柴油机统称为______。
内燃机
内
机械
解析：
[1][2]各种将燃气或蒸汽的内能转化为机械能的发动机被称为热机。
[3]汽油机和柴油机都是燃料在汽缸内燃烧，统称为内燃机。
汽油机
1.结构：图14.1-3 是四冲程汽油机的剖面图。 上部有 和 ，顶部有 ，下部有 ，活塞用 跟 相连。
进气门
排气门
火花塞
活塞
汽缸
连杆
曲轴
和连杆一起将往复运动转化为旋转运动
传递动力
点火装置，产生火花，使燃料燃烧
燃料燃烧的地方
2.工作原理：
汽油机
汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。
要使汽油机连续工作，活塞必须能在汽缸内
。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 。多数汽油机是由 、 、 、 四个冲程的不断 来保证连续工作的。
3.工作过程：
往复运动
冲程
吸气
压缩
做功
排气
循环
图14.1-4 是四冲程汽油机的工作示意图。
冲程名称： 吸气 压缩
图示：
进气门开闭情况：
排气门开闭情况：
活塞运动的方向：
冲程的作用：
能量转化:
汽油机
打开
关闭
向下
汽油和空气的混合物进入汽缸
无
关闭
打开
向上
燃料混合物被压缩
机械能转化为内能
冲程名称： 做功 排气
图示：
进气门开闭情况：
排气门开闭情况：
活塞运动的方向：
冲程的作用：
能量转化：
汽油机
关闭
关闭
向下
高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功
内能转化为机械能
关闭
打开
向上
把废气排出汽缸
无
做功冲程使汽车获得动力
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧（点燃式），产生高温高压气体。
汽油机
一个工作循环
结束
开始
启动内燃机要靠外力（人力或电动机的驱动力）先使飞轮和曲轴转动起来
由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程。
在做功冲程中，燃气对活塞做功，内能转化为活塞的机械能，并有一部分机械能通过飞轮储存起来，然后通过飞轮的惯性来带动活塞完成排气冲程，及下一个循环的吸气和压缩冲程。
汽油机
在四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。
一个工作循环
冲程个数:
曲轴和飞轮转动周数:
对外做功次数:
活塞往复次数:
汽油机
4
2
2
1
例题3
3.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是单缸四冲程汽油机工作循环示意图。下列说法正确的是（　　）
A．汽油机一个工作循环的工作过程依次是丁、乙、丙、甲
B．丙冲程把机械能转化为内能，使汽车获得了动力
C．丁冲程是吸气冲程，吸入的是空气和汽油的混合物
D．汽油机飞轮转速3000r/min，则该汽油机1s能做功25次
CD
解析：AB．乙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；甲图中两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；丙图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽车提供动力；四冲程内燃机在一个工作循环中的工作过程依次是丁、甲、丙、乙，故AB错误；
C．丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，吸入的是空气和汽油的混合物，故C正确；
D．图中因为四冲程汽油机在一个工作循环中曲轴转2圈，完成4个工作冲程，并对外做功1次，且该汽油机工作时曲轴转速为3000r/min=50r/s，每秒做功25次，故D正确。
故选CD。
例题3
汽油机
1. 在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？
2. 哪个冲程使汽车获得动力？
3. 哪个冲程排出了汽车的废气？
答：1、在四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为汽油和空气混合物的内能；做功冲程将燃气的内能转化为机械能。
2、做功冲程使汽车获得动力。
3排气冲程将燃料燃烧产生的废气排出汽缸之外。
柴油机
1、构造：柴油机的构造和汽油机 ，但是柴油机通过
直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有 ，而有一个 。
2、工作原理：
相似
压缩空气
火花塞
喷油嘴
汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
柴油机
在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。
在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。（压燃式）
在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气。
且四个冲程完成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
3、工作过程：
柴油机
由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机 ，因此在做功冲程中气体的压强也 汽油机，因而可以输出更大的功率。
由于柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的 ，因此柴油机比较 ，主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。
更高
大于
结构强度
笨重
柴油机
随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的缺点都逐步得到了改善，越来越多的汽车也开始使用柴油发动机了。
汽油机 柴油机
不
同
点 燃料 汽油 柴油
构造 汽缸顶部有一个火花塞 汽缸顶部有一个喷油嘴
点火方式 点燃式 压燃式
吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气
压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大⑥
做功冲程 火花塞产生电火花,使燃料燃烧 喷出的雾状柴油遇到高温高压的热空气燃烧
特点 轻巧但输出功率小 笨重但输出功率大
应用 摩托车、小汽车等 载重汽车,火车等
柴油机
汽油机和柴油机的异同点
区分汽油机和柴油机
柴油机
汽油机 柴油机
相同点 都是燃料在汽缸内燃烧。 都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次。 压缩冲程都是机械能转化为内能,做功冲程都是内能转化为机械能。 启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。 汽油机和柴油机的异同点
柴油机
视频：汽油机和柴油机的工作过程
例题5
5.下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　）
A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机使用的燃料不同
D．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
A
解析：A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故A错误，符合题意；
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，故B正确，不符合题意；
C．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故C正确，不符合题意；
D．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故D正确，不符合题意。
故选A。
例题5
6.如图为一台单缸四冲程______（选填“汽油机”或“柴油机”），它吸气冲程吸入汽缸内的物质是______（选填“空气”“柴油”“汽油和空气的混合物”），若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功______次。
例题6
空气
20
柴油机
解析：[1]由图可知，图中有喷油嘴，没有火花塞，所以如图为一台单缸四冲程柴油机。
[2]四冲程柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气，汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是汽油和空气的混合物。
[3]飞轮转速是2400r/min，即40r/s，由于四冲程柴油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该柴油机每秒对外做功20次。
例题6
课堂小结
14.1
热机
应用
机械能转化为内能
分类
汽油机和柴油机
蒸汽机
内燃机
汽轮机
喷气发动机等
相同点：工作过程都分为：吸气、压缩、做功、排气四个冲程
不同点：气缸顶部有无火花塞、吸入气体、点火方式

展开更多......

收起↑