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第十四章 内能的利用
第2节 热机
1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
2.了解汽油机的构造和工作过程。
3.知道柴油机的构造和工作过程。
18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前名为“寻血猎犬”的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？
如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。
观察现象，讨论这个过程中不同形式的能量之间转化情况
水蒸气推动橡胶塞做了功
燃烧
燃料的
水的
做功
塞子的
能量转化过程
橡胶塞冲出去，试管口出现"白雾"
化学能
内能
机械能
是什么把橡胶塞推出去了？
蒸汽机的工作原理
实验现象
蒸汽机的发展过程
知识点一：热机
1.热机：
利用内能做功的机械。（将内能转化为机械能）
蒸汽机
内燃机
2.种类：
蒸汽机、内燃机
汽轮机、喷气发动机
汽轮机
喷气发动机
3.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。内燃机是现代社会中最常见的一种热机。
内燃机
种类：
汽油机、柴油机
汽油机
柴油机
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
知识点二：汽油机
气缸
火花塞
排气门
进气门
活塞
连杆
曲轴
1.四冲程汽油机的结构
点火装置
汽油和空气混合物进入气缸的通道
能在汽缸内上下移动
将废气排出汽缸的通道
连接活塞和外部机械，传导力的作用
(转移机械能)
2．四冲程汽油机的工作过程
① 冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
② 四冲程汽油机的四个冲程
结构 状态
进气门
排气门
活塞
活塞运动的结果
能量转化
吸气冲程
不存在
气缸内气压减小，吸入汽油和空气的混合物
向下运动
关闭
打开
结构 状态
进气门
排气门
活塞
活塞运动的结果
能量转化
活塞压缩气缸内的气体做功，气体的内能增大
向上运动
关闭
关闭
机械能转化为内能
压缩冲程
　　在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。
结构 状态
进气门
排气门
活塞
活塞运动的因果
能量转化
高温高压的气体向下推动活塞运动，活塞推动连杆、曲轴运动
向下运动
关闭
关闭
内能转化为机械能
做功冲程
结构 状态
进气门
排气门
活塞
活塞运动的结果
能量转化
气缸内气体被压缩，
压强变大，废气被排出
向上运动
打开
关闭
不存在
排气冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
启动时，靠外力使曲轴转动
运行过程中，曲轴依靠飞轮惯性继续转动。
高压气体推动活塞使曲轴转动。
曲轴依靠飞轮的惯性继续转动。
③ 四冲程汽油机的工作循环
④ 汽油机一个工作循环情况总结
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
一个工作循环
有 冲程
活塞往复
飞轮转动
对外做功
4个
2次
2周
1次
知识点三：柴油机
1.四冲程柴油机与汽油机的结构区别
火花塞
喷油嘴
喷出雾状柴油
汽油机
柴油机
2.四冲程柴油机与汽油机在吸气冲程的区别
喷油嘴
喷出雾状柴油
汽油机
柴油机
空气和汽油
空气
？
？
火花塞
3.四冲程柴油机与汽油机点火方式的区别
汽油机——点燃式：
在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃燃料。
柴油机——压燃式：
　　在压缩冲程中，柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，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，气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。
4.四冲程柴油机的工作过程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
柴油机与汽油机在应用方面的区别
种类 柴油机 汽油机
应用 载重汽车、拖拉机、坦克、轮船等 家用汽车、小型飞机等
相同阶段气缸
内的压强：
p柴油机 ＞ p汽油机
柴油机需要更高的结构强度，体积更大
柴油机的噪声更大
优点：柴油机输出的功率比汽油机更大
缺点：
现代汽车
1.热机
蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机……
2.汽油机
内能转化为机械能
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
3.柴油机
与汽油机的区别：结构、吸气、压缩、点火
工作过程与能量转化
排气冲程
—— 机械能 → 内能
—— 内能 → 机械能
1. 内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_____冲程，活塞上升时，汽缸内气体的内能____（选填“减少”或“增加”），______能转化为____能。
压缩
增加
机械
内
2. 内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次，活塞往复_____次。
吸气
压缩
做功
排气
10
20
3.关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A. 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C. 汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D. 改进技术后，热机的效率可以达到100%
C

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