1、第一节热机,第十四章 内能的利用,教学目标,1.能说出热机的概念和工作原理,2.叙述四冲程汽油机的工作过程及能量转化,3.知道四冲程柴油机与汽油机工作过程的异同和各自特点,知识准备,1.什么是内能？2.改变内能的两种方法及实质？,问题：水沸腾后会怎样？,推动塞子的能量来自哪里？,演示实验: 1.现象:加热水，水沸腾后，塞子会冲出来，试管口有“白雾”出现.,2.原因： 水沸腾后，水蒸汽膨胀塞子做功,内能减少,温度下降,水蒸汽液化成白雾.,3.能量转化过程,酒精燃烧：化学能转化为水蒸气的内能; 水蒸气对外做功:内能转化为塞子的机械能,热机,一、内能的获得：,通过燃料的燃烧，将燃料内部的化学能转化为
2、内能。,二、内能的利用：,1、直接加热物体,2、利用内能做功,二、内能的利用：,内能转化为机械能,燃料燃烧将化学能转化为内能，又通过做功将内能转化为机械能,3、热机,定义：将内能转化为机械能的机器,热机的原理:,燃料燃烧时将化学能转化为内能，然后通过做功将内能转化为机械能,热机的种类：,蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机,热机的种类,蒸气机、内燃机、汽轮机、 喷气发动机、火箭等,蒸汽机,蒸汽机火车,汽轮机,内燃机,内燃机,飞机上的喷气发动机,火箭上的喷气发动机,二、内燃机,燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力 的热机。,1.内燃机定义：,2.内燃机种类,汽油机,柴油机,火花塞,气缸,进气门,活塞
3、,连杆,排气门,曲轴,飞轮,(1)汽油机的构造,火花塞,气缸,进气门,活塞,连杆,排气门,曲轴,飞轮,吸气,压缩,做功,排气,内燃机的 冲程和工作循环,汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。,进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气混合物从进气门吸入气缸。,1 吸气冲程,进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，(气缸内）压强增大，温度升高。,2 压缩冲程,在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。,3 做功冲程,进气门关闭，排气门打开，活塞向
4、上运动，把废气排出气缸。,4 排气冲程,1.吸气冲程,汽油和空气,压缩冲程,机械能转化为内能。,做功冲程,内能转化为机械能。,排气冲程,燃烧后的废气,吸气,压缩,做功,排气,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了动力？ 3、哪个冲程排出了汽车的尾气？,机械能转化为内能,内能转化为机械能,获得动力,排出尾气,4. 一个工作循环由四个冲程组成，曲轴（或飞轮）转动两周，活塞往复两次，对外做功一次,4.除了做功冲程，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来工作的,2、柴油机的构造,喷油嘴,进气门,活塞,连杆,排气门,气缸,曲轴,火花塞,柴油机工作原理,吸气冲程压缩冲程做功冲程排气
5、冲程,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。,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。,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。,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基本构造和主要部件的作用相似。 2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲
6、程、排气冲程。,相同点,3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。,相同点,不同点,1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。,3 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。 4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。,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。 其它冲程：靠飞轮惯性来完成。,小结：,练习,一台汽油机飞轮转速为3000R/分，则在1秒内完成 个循环
7、，对外做功 次。,1、热机是利用_ 燃烧获得的_ 能转化为_ 能的机械。 2、常见汽油机工作时，一个工作循环有_个冲程，包括；_、_、_、_。在一个工作循环中，活塞往复_次，曲轴转动_ 周，燃气做功_次。 3、汽油机在压缩冲程中，_能转化为_ 能，在做功冲程中，_能转化为_ 能。 4、汽油机和柴油机在构造上的主要不同是汽油机的汽缸顶部是_ ，柴油机的汽缸顶部是_ 。,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
8、( ),点火方式是( ).,思考:,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. 5.四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞机的( )来完成.,思考:,三、燃料的热值：,2、燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。,1、燃料的种类很多，可分为固体燃料、 液体燃料和气体燃料。,三、燃料的热值：,3、燃料的热值：1kg
9、某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。,4、热值的单位：J/kg,5、热值的符号：q,三、燃料的热值：,一些燃料的热值,三、燃料的热值：,6、燃料燃烧放热计算：小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值q=2.7107J/kg)?,解：Q=mq=1.5kg2.7107J/kg=4.05107J,答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05107J,Q=mq,用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气0.14米3. 问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？(q=8107焦耳/米3),练一练：,四、燃料的利用率：,思考：上例
10、中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤完全燃烧放出的热量为4.05107J，实际放出的热量是4.05107J吗？为什么？水实际吸收的热量呢？,水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。,四、燃料的利用率：,1、炉子的效率：有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完全燃烧放出的热量之比。,四、燃料的利用率：,2、提高燃料利用率，节约能源,1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大送风量。,2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：,四、燃料的利用率：,3、热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。,燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量 散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消
11、耗 的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提 高热机效率，可提高燃料的利用率。,四、燃料的利用率：,提高热机效率的途径和节能方法： （l）尽可能减少各种热损失，如保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量； (2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。,计算:1. 完全燃烧15千克热值是 3.4107焦耳/千克的木炭，能产生多少热量？,想要获得这些热量,需要完全燃烧多少千克氢气?(q氢=1.4 108焦耳/千克),3.把5kg、40的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？ （已知干木柴的燃烧值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）,再见！,
