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第三节 热机
第十四章 内能与热机
汽车奔驰
观察思考
列车飞驶
观察思考
舰船劈波斩浪
飞机凌空穿云
观察思考
燃料的化学能
工作物质的内能
工作机器的机械能
燃烧
做功
　　火车、轮船、汽车是常见的交通运输工具，你知道它们的动力来自哪里吗？它们工作过程中能量是如何转化的吗？
观察思考
热机
1.定义：
把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置，称为热机。
2.分类：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。
蒸汽机车
火箭发动机
喷气发动机
火电站的汽轮机
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。
进行实验：在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，观察现象。
实验现象：瓶塞被冲出来；管口附近出现“白雾”。
实验分析：酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水和水蒸气的内能； 水蒸气对瓶塞做功，内能转化为瓶塞的机械能。
实验结论：利用内能可以做功。
实验探究
燃气内能的转化
模型图
实物图
火花塞
进气口
排气口
活塞
曲轴连杆
一、汽油机
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机的一个工作循环
冲程的概念
活塞在气缸内做一次单向运动（活塞从气缸的一端运动到另一端）叫做一个冲程
①吸气冲程
旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。
汽油和空气
旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。
活塞运动方向
阀门打开情况
进入的物质
由上向下运动
进气阀打开
排气阀关闭
汽油和空气的混合气体
吸气冲程
②压缩冲程
两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能增加、温度升高、压强增大。
两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能增加、温度升高、压强增大。
活塞运动方向
阀门打开情况
能量转化
由下向上运动
进气阀关闭
排气阀关闭
机械能转化为内能
压缩冲程
③做功冲程
压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。
压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。
活塞运动方向
阀门打开情况
能量转化
由上向下运动
进气阀关闭
排气阀关闭
内能转化为机械能
做功冲程
④排气冲程
飞轮因为惯性继续转动使活塞上升，排气阀打开，将燃烧后的废气排出缸外。
燃烧后的废气
飞轮因为惯性继续转动使活塞上升，排气阀打开，将燃烧后的废气排除缸外。
活塞运动方向
阀门打开情况
排出的物质
由下向上运动
进气阀关闭
排气阀打开
燃烧的废气
排气冲程
点击下方图片观看视频——四冲程汽油机
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动 曲轴转动 能的转化
吸气冲程 开 闭 向下 半周 ——
压缩冲程 闭 闭 向上 半周 机械能转化为内能
做功冲程 闭 闭 向下 半周 内能转化为机械能
排气冲程 闭 开 向上 半周 ——
汽油机的工作原理
如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（ ）
B
练一练
对外做功1次
飞轮转动2周
活塞往复2次
有4个冲程
一个工作
循环
在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性完成的是吸气、压缩和排气冲程。
发生能量转化的有两个冲程：压缩和做功冲程。
汽油机的一个工作循环
某四冲程汽油机,曲轴转速1200转/分,则该汽油机每秒有_____个工作循环，有______个冲程,做功______次,飞轮转_____周。
20
10
40
10
练一练
喷油嘴
进气门
活塞
排气门
气缸
曲轴连杆
模型图
实物图
二、柴油机
柴油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
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。
空气
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。
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
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
燃烧后的废气
点击下方图片观看视频
——柴油机和汽油机的构造对比
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。
汽油机与柴油机的区别
内燃机 项目 汽油机 柴油机
燃料 汽油 柴油
构造
工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
主要特点
主要用途
气缸顶部是火花塞
气缸顶部是喷油嘴
吸入汽油和空气的混合物
吸入纯净的空气
压缩程度较小
压缩程度较大
点燃式
压燃式
轻巧、效率较低
笨重、效率较高
小汽车和小型农业机
械、低速飞机等
载重汽车、
拖拉机、火车、轮船等
汽油机和柴油机的主要不同是(　　)
A．在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞
B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C．汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D．在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高
C
练一练
课堂小结
热机
定义
内燃机
汽油机
柴油机
相同点
区别
工作过程
能量转化
构造
吸气冲程吸入气缸的物质
点火方式
应用领域

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