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热 机
第十四章 第１节
复习
一、什么是内能？影响内能的因素是什么？
二、如何才能改变物体的内能？
内能的利用
一、加热
例：煮饭 取暖等
共同特点：都是直接利用内能转移来加热物体的。
缺点：能源浪费大，污染环境，内能的利用率不高。
二、做功
　　热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！
向瓦特致敬！
　　世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。
　　瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。
　　其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。
蒸汽机的遗憾——体积太庞大
　　用什么来代替高温高压的水蒸气呢？那样，锅炉就可以不要啦！
想一想
最早的汽车（1886年）
汽车中的巨无霸
（额定核载360吨）
内燃机——电气时代　第二次工业革命
最快的汽车（1 600 km/h）
学习目标
1.通过实验探究，知道利用内能可以做功，了解热机的工作原理。
2.初步了解四冲程汽油机的构造和工作过程。
3.了解柴油机的构造和工作过程，了解柴油机与汽油机工作过程的异同点。
导入新课
看一看想一想：
如图所示，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？
在这一过程中能量如何转化呢？
由实验得到了以下结论：
A酒精燃烧的化学能转化为水和水蒸汽的内能；
B水蒸汽对橡皮塞做功，又将内能转化成机械能，从而使橡皮塞获得了动力。
实验很简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。-------热机
C白雾是水蒸汽液化成小水珠。
1．热机定义：
利用内能做功的机械。
一、热机　
2．热机的工作原理：
燃料的化学能燃烧转化为内能，内能做功转化为机械能。
利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
蒸汽机车
蒸汽机车
喷气发动机
火箭发动机
火电站的汽轮机
3．热机的种类
内燃机分为汽油机和柴油机两大类
　　使用汽油作为燃料的叫汽油机。
　　使用柴油作为燃料的叫柴油机。
4、内燃机：
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。
1．构造
二、汽油机　
主体是气缸，它的顶部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，它通过连杆与 曲轴 相连，它的移动通过连杆带动曲轴转动。
2、汽油机的工作原理
汽油在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。
3、汽油机的工作过程
活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的一次单向运动过程，叫做一个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
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。当活塞运动到汽缸的最下端，进气门关闭。
曲轴转动半圈，无能量转化，无温度变化，
靠飞轮惯性完成。
压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，内能增加，温度升高。
曲轴转动半圈，机械能转化为内能，温度升高，靠飞轮惯性完成。
做功冲程
进气门和排气门都关闭，在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花（点燃式点火），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半圈，对外做功。
曲轴转动半圈，内能转化为机械能，温度降低，靠做功汽车获得动力，不靠飞轮惯性完成。
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。当活塞运动到汽缸的最上端，排气门关闭。
曲轴转动半圈，无能量转化，无温度变化，靠飞轮惯性完成。
燃烧后的废气
　　1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
　　2．哪个冲程使汽车获得动力？
　　3．哪个冲程排出了汽车的尾气？
4．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？
5．现代汽车里的“马达”起什么作用？
想想议议
电动机
飞轮
▲汽油机一个工作循环包括4冲程，活塞往复2次，曲轴转动2圈，有2次能量转化，做功1次。
▲四冲程汽油机的四个冲程，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，活塞要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来保持运动。
▲汽油机实际工作时，是靠外力使曲轴和飞轮先转动起来，带动活塞运动后汽油机才自己工作。
▲在压缩冲程中曲轴连杆的机械能转化为气体的内能，在做功冲程中内能转化为机械能。
简记：一循环，四冲程，二转圈，二转化，一做功
汽油机规律总结：
练习
1、一台汽油机飞轮转速为2400r/min，则在1秒内完成 个循环，活塞往复运动 次， 次冲程，对外做功 次，完成 个辅助冲程。
20
40
80
20
60
（1）、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？
（2）、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？
（3）、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？
（4）、排气后，下一个工作过程是什么冲程？
（5）、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。
2、动脑思考
1、柴油机的构造
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
排气门
气缸
曲轴
喷油嘴
三、柴油机　
2、柴油机的工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
柴油在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。
3、柴油机工作过程
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。
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（压燃式点火）。
机械能转化为内能。
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。
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。
一个工作循环：
活塞：往复两次。
曲轴：转动两周。
完成：四个冲程。
对外做功：一次。
辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。
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？
1、都是燃料在汽缸中燃烧。
2、都是将内能转化为机械能的机器。
3、都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴和飞轮转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。
4、都是先靠外力使飞轮和曲轴转动起来，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。
5、排气冲程排出废气相同。
相同点
不同点
1.构造：汽油机气缸顶部有火花塞;柴油机气缸顶部有喷油嘴。
2.燃料：汽油机是汽油;柴油机是柴油。
3.吸气：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：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。
四、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、轮船上面。
本节课你学到了什么？
1、热机及热机的工作原理
2、汽油机的构造和工作过程
3、柴油机的构造和工作过程
4、柴油机与汽油机工作过程的异同点
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.
当堂达标
　　5．内燃机压缩冲程中 能转化为 ；
在做功冲程中 能转化为 能。
机械
内能
机械
内
　　6．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（ ）
　 　A．压强增大，温度降低
　　 B．压强减小，温度升高
　　 C．压强增大，温度升高
　　 D．压强减小，温度降低
C
　　7．依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
B C D
A
D
B
C
　　8．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ）
　　A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
　　B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
　　C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
　　D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
C
预习任务
知道什么是热值，会利用热值计算物质燃烧放出的热量。
2.认识热机的效率，能计算热机的效率。

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