第十五章第十五章 熱和能熱和能4 4 熱機熱機三 學 苑 教 育 網(wǎng) 知識目標：1、了解四沖程汽油機的基本工作原理。2、從能量轉化的角度認識燃料的熱值。3、了解內能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義。4、通過能量的轉化和轉移認識效率。一、內能的獲得一、內能的獲得： 二、內能的利用：二、內能的利用： 1 1、直接加熱物體、直接加熱物體三 學 苑 教 育 網(wǎng) 熱機 熱能除了帶給人類溫暖以外，還能做什么呢？ 試管中的蒸汽將軟木塞推出去，軟木塞獲得了動能，蒸汽的內能減少！三 學 苑 教 育 網(wǎng)內能的利用： 1、利用內能加熱。、利用內能加熱。2、利用內能做功。、利用內能做功。 塞子被沖出塞子被沖出在此過程中，能量是如何轉化的？在此過程中，能量是如何轉化的？燃料的化學能燃料的化學能水蒸氣的內能水蒸氣的內能塞子運動的機械能塞子運動的機械能熱機：熱機：燃料的化學能燃料的化學能內能內能機械能機械能做功做功燃燒燃燒熱機是把內能轉化為機械能的機器熱機是把內能轉化為機械能的機器一、熱機的定義一、熱機的定義二、熱機的種類：二、熱機的種類：蒸汽機、內燃機、汽輪機蒸汽機、內燃機、汽輪機噴氣發(fā)動機、火箭等噴氣發(fā)動機、火箭等 內燃機內燃機是熱機中常見的一種，燃料是熱機中常見的一種，燃料在汽缸內燃燒，產生高溫高壓的氣體對在汽缸內燃燒，產生高溫高壓的氣體對活塞做功。分為汽油機和柴油機兩種活塞做功。分為汽油機和柴油機兩種三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理沖程：1、活塞從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程2、內燃機的一個工作循環(huán)有四個沖程：分別是：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理吸氣沖程： 進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入氣缸。三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理壓縮沖程： 進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮。三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理做功沖程： 在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒產生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功。三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理排氣沖程： 進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。三 學 苑 教 育 網(wǎng) 內燃機（汽油機）的工作原理內燃機的連續(xù)工作汽油機工作原理汽油機工作原理思考：思考：1. 在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生能量的轉化？在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生能量的轉化？壓縮沖程：壓縮沖程：機械能機械能內能內能做功沖程：做功沖程：機械能機械能內能內能2. 哪個沖程獲得動力？哪個沖程獲得動力？做功沖程。做功沖程。（其它三個沖程又叫做輔助沖程。）（其它三個沖程又叫做輔助沖程。）3、一個工作循環(huán)由四個沖程組成，每個工作循、一個工作循環(huán)由四個沖程組成，每個工作循環(huán)活塞往復運動二次，曲軸和飛輪轉動二周，對環(huán)活塞往復運動二次，曲軸和飛輪轉動二周，對個做一次功。輔助沖程是靠飛輪的慣性完成的。個做一次功。輔助沖程是靠飛輪的慣性完成的。柴油機柴油機柴油機也是常柴油機也是常見的熱機。它見的熱機。它是用柴油作為是用柴油作為燃料來工作的燃料來工作的熱機。熱機。柴油機柴油機柴油機的柴油機的工作原理工作原理與汽油機與汽油機大致相同，大致相同，如圖是柴如圖是柴油機的結油機的結構圖，構圖，與汽油機與汽油機比較一下比較一下,想一想它想一想它是怎樣工是怎樣工作的。作的。柴油機也柴油機也有四個沖有四個沖程程吸氣沖程：吸氣沖程：柴油機吸入汽缸中的只是空氣而不像汽油柴油機吸入汽缸中的只是空氣而不像汽油機那樣吸入的是汽油和空氣的混合物。機那樣吸入的是汽油和空氣的混合物。壓縮沖程：壓縮沖程：活塞將汽缸內的空氣壓縮成高溫的氣體，活塞將汽缸內的空氣壓縮成高溫的氣體，其溫度超過柴油的燃點。其溫度超過柴油的燃點。做功沖程：做功沖程：在壓縮沖程的最后狀態(tài)，由噴油嘴向汽缸在壓縮沖程的最后狀態(tài)，由噴油嘴向汽缸內噴射霧狀的柴油，這些霧狀的柴油在汽缸內高溫的內噴射霧狀的柴油，這些霧狀的柴油在汽缸內高溫的空氣中燃燒起來，這種點火方式稱為壓燃式。由于霧空氣中燃燒起來，這種點火方式稱為壓燃式。由于霧狀柴油的燃燒，使得汽缸內的壓強急劇增大，氣體對狀柴油的燃燒，使得汽缸內的壓強急劇增大，氣體對活塞做功，將活塞推向汽缸的下端。活塞做功，將活塞推向汽缸的下端。排氣沖程：排氣沖程：與汽油機的情況相同，都是把廢氣排出汽與汽油機的情況相同，都是把廢氣排出汽缸，為下一個循環(huán)做好準備。缸，為下一個循環(huán)做好準備。要瞧瞧嗎要瞧瞧嗎? ?動畫演示動畫演示柴油機比汽油機要笨重些，但柴油柴油機比汽油機要笨重些，但柴油機的效率高，功率大，并且柴油的機的效率高，功率大，并且柴油的價格又比汽油便宜，因而多用在拖價格又比汽油便宜，因而多用在拖拉機、坦克、輪船、內燃機車、載拉機、坦克、輪船、內燃機車、載重汽車以及小型發(fā)電機上。重汽車以及小型發(fā)電機上。 柴油機柴油機柴油機分別在火車柴油機分別在火車, ,坦克坦克, ,輪船和挖土機輪船和挖土機上的運用上的運用. .三、燃料的熱值：三、燃料的熱值： 2 2、燃燒相同質量的不同燃料，放出、燃燒相同質量的不同燃料，放出的熱量不同。的熱量不同。 1、燃料的種類很多，可分為固體燃料、燃料的種類很多，可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。液體燃料和氣體燃料。三、燃料的熱值：三、燃料的熱值： 3 3、燃料的熱值：、燃料的熱值：1kg1kg某種燃料完全燃某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。 4、熱值的單位：、熱值的單位：J/kg5、熱值的符號：、熱值的符號：q三、燃料的熱值：三、燃料的熱值： (7.18.8) 10 /(J10 /(Jm )m )天然氣天然氣3.010 /(J10 /(Jkg )kg )酒精酒精約約3.910 /(J10 /(Jkg )kg )煤氣煤氣3.410 /(J10 /(Jkg )kg )木炭木炭1.410 /(J10 /(Jkg )kg )氫氫3.010 /(J10 /(Jkg )kg )焦炭焦炭4.610 /(J10 /(Jkg )kg )汽油汽油約約3.410 /(J10 /(Jkg )kg )無煙煤無煙煤4.610 /(J10 /(Jkg )kg )煤油煤油約約2.910 /(J10 /(Jkg )kg )煙煤煙煤3.310 /(J10 /(Jkg )kg )柴油柴油約約1.210 /(J10 /(Jkg )kg )干干木柴木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3三、燃料的熱值：三、燃料的熱值：6、燃料燃燒放熱計算：、燃料燃燒放熱計算： 小明某次用火爐燒水時，共消耗了小明某次用火爐燒水時，共消耗了1.5kg的煙的煙 煤，試計算這些煙煤完全燃燒放出多少焦的煤，試計算這些煙煤完全燃燒放出多少焦的 熱量（煙煤的熱值熱量（煙煤的熱值q=2.7107J/kg)?解：解：Q=mq=1.5kg2.7107J/kg =4.05107J答：這些煤完全燃燒放出的熱量為答：這些煤完全燃燒放出的熱量為4.05107JQ=mq四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 思考：思考： 上例中小明燒水用了上例中小明燒水用了1.5kg的煙煤，這些煤的煙煤，這些煤 完全燃燒放出的熱量為完全燃燒放出的熱量為4.05107J，實際放，實際放 出的熱量是出的熱量是4.05107J嗎？為什么？水實際嗎？為什么？水實際 吸收的熱量呢？吸收的熱量呢？水實際吸收的熱量，稱為有效利用的熱量。水實際吸收的熱量，稱為有效利用的熱量。四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 1、爐子的效率：、爐子的效率： 有效利用的熱量（水吸收的熱量）與燃料完有效利用的熱量（水吸收的熱量）與燃料完 全燃燒放出的熱量之比。全燃燒放出的熱量之比。公式：公式：=Q吸吸Q放放=cmtmq四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 2、提高燃料利用率，節(jié)約能源、提高燃料利用率，節(jié)約能源1）使煤充分燃燒：將煤磨成煤粒，加大）使煤充分燃燒：將煤磨成煤粒，加大 送風量。送風量。2）加大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量：）加大受熱面積，減少煙氣帶走的熱量：四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 3 3、熱機的效率：用來做有用功的那部分能、熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱機的量和燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱機的效率。效率。 燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提高熱機效率，可提高燃料的利用率。高熱機效率，可提高燃料的利用率。 四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 提高熱機效率的途徑和節(jié)能方法：提高熱機效率的途徑和節(jié)能方法：（l l）盡可能減少各種熱損失，如保證良好盡可能減少各種熱損失，如保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；(2)(2)充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用充分利用廢氣的能量，提高燃料的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既供電又率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來，燃料的利供熱的熱電站，比起一般火電站來，燃料的利用率大大提高。用率大大提高。 三 學 苑 教 育 網(wǎng)1、汽油機的四個沖程中，內能轉化為機械能的是 ， 機械能轉化為內能的是 ： A 吸氣沖程 B 壓縮沖程 C 做功沖程 D 排氣沖程 CB2、一桶煤油用掉一半，剩下的煤油： A 密度和熱值不變，比熱裕減為原來的一半 B 比熱容和密度不變，熱值減為原來的一半 C 熱值和比熱容不變，密度減為原來的一半 D 密度、熱值、比熱容都不變D 練習：三 學 苑 教 育 網(wǎng) 練習：1、兩塊光滑、干燥的玻璃，緊貼在一起不能結合成一塊，原因是： A 兩塊玻璃分子間距離太大，作用力太小了 B 兩塊玻璃分子間距離太小，斥力起主要作用了 C 兩塊玻璃分子間不存在作用力 D 兩塊玻璃中的分子力運動太慢了 A2、一滴藍墨水滴入清水中不攪動，經過一段時間后水變成藍色，這表明： A 墨水的分子和水分子間存在著較大的引力 B 墨水的分子和水分子間存在著較大的斥力 C 水分子和墨水分子都在不停地做無規(guī)則運動 D 水在不停地對流 C三 學 苑 教 育 網(wǎng) 小結：1、內燃機的四個沖程及功能。2、燃料的熱值。3、熱機的效率總小于100%。你認為在火箭里使用熱值高的燃料還是熱值低的燃料？