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第二节 热机
回顾能量守恒概念：
大量事实表明：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
热机，是一种机器，是将内能转化为机械能的机器
在之前的学习中，我们发现，在一定的密闭空间里，只要想办法增加空间内气体的内能，当内能达到一定程度时，内能就会从薄弱的位置（活塞）处喷出，此时气体对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能。
回顾这两个视频
课本上的演示实验
用酒精灯给试管加热，试管内的水内能增大，大到一定程度会怎么样呢？
现象：加热一段时间后，活塞被喷出
解释：燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能
有没有什么办法把这个动力利用起来呢？
刚才可以看到，活塞在被喷出时很有力道。所以可以用来制作气枪
违法的，不要接触
木工的气钉枪打钉
蒸汽锤
以上这些都是将内能转化为动能的装置
特点是瞬间释放，且只做一次功
能不能想个办法，使这个内能持续转换为机械能呢？
内能转换为机械能，表现为木塞受到推力而运动，木塞被喷出，内能开始释放，若需要第二次喷出，需要重新塞紧木塞，重新加热使内能达到一定值再次推动。
有没有一个装置能够简化这些操作过程，达到机械自动化呢？
你想到把木塞变成活塞，就可以来回移动
内能增大
你想到加一个曲轴，连接活塞，就能够做到让活塞做往复运动
烧火
泄压
内能增大
这就是最简单的往复机械结构，
能够使活塞做往复运动，曲轴在此的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴轴心的旋转运动。
于是你就可以在曲轴轴心装上轮子，让轮子转动起来。聪明的你发明了蒸汽机汽车。
蒸汽机火车
一、蒸汽机
蒸汽机的工作原理：将内能转化为机械能
因为蒸汽机的锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”。
汽缸
锅炉
汽缸
锅炉
缺点：
体积庞大
车身笨重
热损失大
效率很低
优点：
标志着开始进入工业时代
二、内燃机
内能→机械能
优点：
体积小
重量轻
启动快
效率高
根据燃料和结构不同，分为 汽油机 和 柴油机
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械。
【热机】
定义：利用内能做功的机械叫热机。
工作原理：将内能转化为机械能
【蒸汽机】
锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”
缺点：体积庞大、车身笨重、热损失大、效率很低
【内燃机】
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械。
内燃机分为：汽油机和柴油机
常见的热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等
1.下列机械中不属于热机的是
A.洗衣机 B.汽油机
C.蒸汽机 D.火箭喷气发动机
考点一热机
2.如图1所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的橡胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾。水沸腾时产生大量的水蒸气，水蒸气推动玻璃管口处的风车转动，此时水蒸气的 转化为风车的 。该模型 （选填“属于”或“不属于”）热机。
内能
机械能
属于
A
3.前沿科技近年来我国的先进装备不断涌现，国人的民族自豪感倍增。以下装备的动力装置不属于热机的是
A.玉兔号月球车 B.福建舰
C.C919客机 D.长征十号运载火箭
A
【热机】
定义：利用内能做功的机械叫热机。
工作原理：将内能转化为机械能
【蒸汽机】
锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”
缺点：体积庞大、车身笨重、热损失大、效率很低
【内燃机】
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械。
内燃机分为：汽油机和柴油机
常见的热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等
4.如图1所示，在试管中注入少量的水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一段时间后，试管里的水沸腾了，水蒸气把软木塞向上顶起。此时水蒸气的 转化为软木塞的 。像这样通过获取 并将其转化为 的装置叫作热机，该模型是 （选填“蒸汽机”或“内燃机”）的原理图。
内能
机械能
内能
机械能
蒸汽机
【热机】
定义：利用内能做功的机械叫热机。
工作原理：将内能转化为机械能
【蒸汽机】
锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”
缺点：体积庞大、车身笨重、热损失大、效率很低
【内燃机】
燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械。
内燃机分为：汽油机和柴油机
常见的热机：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等
塞子飞出
试管口出现“白气”
热传递
化学
内
内
机械
热机
认识汽油机的构造
汽缸
火花塞
进气门
排气门
活塞
连杆
曲轴
图14.2-4是四冲程汽油机的剖面图。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆跟曲轴相连。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。活塞运动带动曲轴转动。
理解汽油机的工作原理
冲程--活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸一端运动到另一端的过程。
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工作的。
四个冲程为一个循环
吸气冲程
进气门打开，排气门关闭
活塞向下运动
汽油和空气混合物进入汽缸
进气门和排气门都关闭
活塞向上运动
汽油和空气混合物被压缩
机械能转化为内能
压缩冲程
进气门和排气门都关闭
火花塞产生电火花
燃料猛烈燃烧，产生高温高压燃气
高温高压燃气推动活塞向下运动（对外做功）
燃气的内能转化为活塞的机械能
进气门关闭，排气门打开
活塞向上运动
废弃排出汽缸
做功冲程
排气冲程
说说一下四张图分别对应的冲程，并能说出能量之间的转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
机械能转化为内能
内能转化为机械能
吸入混合气体
排出气体
（动力来源）
注意冲程和气缸数的区别
单缸发动机、双缸发动机、四缸发动机、V6发动机、V12发动机
不管多少缸发动机，只要是内燃机，目前主流技术都要经历四个冲程
汽油机
(1)构造：进气门、排气门、火花塞、活塞、气缸、连杆和曲轴。
(2)汽油机四冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
(3)能量转化：
①压缩冲程中将_机械_能转化为_内_能；
②做功冲程中将_内_能转化为_机械_能。
汽油机
(1)构造：进气门、排气门、火花塞、活塞、气缸、连杆和曲轴。
(2)汽油机四冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
(3)能量转化：
①压缩冲程中将_机械_能转化为_内_能；
②做功冲程中将_内_能转化为_机械_能。
2.图4是我国古代取火器的模型图。把推杆迅速推入套筒时，套筒底部的艾绒会燃烧起来，在汽油机的四个冲程中，与此过程能量转化相同的是
A.吸气冲程B.压缩冲程
C.排气冲程D.做功冲程
B
3.图5是四冲程汽油机工作循环中的某一冲程，下列说法正确的是（ ）
A.此冲程是排气冲程
B.此冲程只吸入空气
C.此冲程是依靠飞轮的惯性来完成的
D.此冲程活塞向上运动
C
进气门
柴油机的构造如下图所示
进气门
排气门
喷油嘴
汽缸
活塞
连杆
曲轴
柴油机也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证工作的。
汽油机和柴油机
点燃式
压燃式
　 柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。
　　汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。
　　柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。
汽油机和柴油机的优缺点：
柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。
工作过程 异同点 汽油机 柴油机
吸气冲程 不同点 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气
相同点 进气门打开，排气门关闭 压缩冲程 不同点 燃料、空气混合物被压缩，燃气体积小，压强大，温度高 空气被压缩的更厉害，体积更小，压强更大，温度更高
相同点 机械能转化为内能，两个气门都关闭 做功冲程 不同点 火花塞产生电火花，使燃料燃烧（点燃式） 喷油嘴喷出雾状柴油，遇到高温空气直接燃烧（压燃式）
相同点 内能转化为机械能，两个气门都关闭 排气冲程 相同点 进气门关闭，排气门打开排出废气 c
例5（多选）汽油机与柴油机相比。下列说法正的是（ ）
A.汽油机有火花塞没有喷油嘴
B.柴油机吸气冲程进入气缸的只有汽油
C.柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的合物
D.汽油机常用在小汽车上
AD
6，
内
机械
柴油机
喷油嘴
压缩
内燃机的工作循环
内燃机工作时，四个冲程周而复始
在内燃机的一个工作循环中
活塞来回往复两次,曲轴转动两周
对外做功一次
注：内燃机四个冲程中，只有做功冲程对外输出功，其它三个冲程都是依靠飞轮惯性迅速完成的。做功冲程依靠气缸内高温高压气体推动完成
一内燃机，1秒内做功15次，完成 个冲程，活塞往复运动 次，飞轮转了 圈.
以转速为例，如果发动机的转速为2000r/min，
表明： 。
通过计算，1s转 圈，做 次功，完成 个冲程
4.图6是某内燃机的示意图，该内燃机是 （选填“柴油机”或“汽油机”）；该冲程将 转化为 ；若该内燃机1s对外做功15次，则该内燃机飞轮的转速为 r/min。
柴油机
机械能
1800
内能

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