第2章《热机的工作原理》-人教版选修1-2-课件.ppt

1、第三节热机的工作原理第三节热机的工作原理学习目标：学习目标：1.知道什么是热机以及热机的工作原理知道什么是热机以及热机的工作原理2了解内燃机的工作原理了解内燃机的工作原理3了解燃气轮机和制冷机的工作原理了解燃气轮机和制冷机的工作原理第第三三节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标课前自主学案课前自主学案一、热机一、热机1热机是把热机是把_转化为转化为_的一种装置的一种装置2蒸汽机和蒸汽轮机是把蒸汽机和蒸汽轮机是把_的内能转化为机的内能转化为机械能，内燃机和燃气轮机是把械能，内燃机和燃气轮机是把_的内能转化的内能转化为机

2、械能为机械能二、蒸汽机和蒸汽轮机二、蒸汽机和蒸汽轮机1蒸汽机：工作物质是蒸汽机：工作物质是_，它是从加热器，它是从加热器吸收热量，其中部分热量用于推动活塞吸收热量，其中部分热量用于推动活塞_，剩余的热量排入冷凝器剩余的热量排入冷凝器2蒸汽轮机：它是用高压水蒸气驱动蒸汽轮机：它是用高压水蒸气驱动_，带，带动转子高速旋转，能输出强大动力动转子高速旋转，能输出强大动力内能内能机械能机械能水蒸气水蒸气燃气燃气水蒸气水蒸气做功做功叶轮叶轮三、内燃机和燃气轮机三、内燃机和燃气轮机1内燃机内燃机(1)燃料在汽缸内燃烧，直接利用汽缸内生成的高温燃料在汽缸内燃烧，直接利用汽缸内生成的高温高压气体推动活塞做功高压

3、气体推动活塞做功(2)工作原理工作原理内燃机的一个工作循环一般由内燃机的一个工作循环一般由_、_、_和和_四个冲程组成四个冲程循环往四个冲程组成四个冲程循环往复，内燃机持续工作内燃机的一个工作循环，活复，内燃机持续工作内燃机的一个工作循环，活塞往复塞往复_次，做功次，做功_次，飞轮转次，飞轮转_转转能量转化能量转化在内燃机工作的四个冲程中，只有在内燃机工作的四个冲程中，只有_冲程燃气冲程燃气对外做功，完成对外做功，完成_向向_的转化；压缩冲的转化；压缩冲程是将程是将_转化为转化为_能的过程能的过程吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气两两一一两两做功做功内能内能机械能机械能机械能机械能内内2燃气轮机

4、燃气轮机燃气轮机没有汽缸和活塞，工作时将燃油喷入燃气轮机没有汽缸和活塞，工作时将燃油喷入_，燃烧后产生高温高压燃气，驱动涡，燃烧后产生高温高压燃气，驱动涡轮旋转，将燃气的轮旋转，将燃气的_转化为转化为_四、制冷机四、制冷机制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于_，只是两者的作用正相反热机利用吸收的热量的只是两者的作用正相反热机利用吸收的热量的一部分做功，同时将另一部分排放；而制冷机则一部分做功，同时将另一部分排放；而制冷机则利用外界对它所做的功，从待冷却物体中吸收热利用外界对它所做的功，从待冷却物体中吸收热量，同时向高温物体排放量，同时向高温物体排放燃烧室燃烧室内能内

5、能机械能机械能热机热机核心要点突破核心要点突破一、热机一、热机1热机热机热机是把内能转化成机械能的一种装置热机是把内能转化成机械能的一种装置如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机是如蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机是把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能；燃把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能；燃气轮机把燃气的内能转化为机械能气轮机把燃气的内能转化为机械能2热机的组成部分热机的组成部分热源：指燃烧燃料而获得能量的部件热源：指燃烧燃料而获得能量的部件工作物质：指利用获得的热量来做功的物质如蒸工作物质：指利用获得的热量来做功的物质如蒸汽机里的蒸汽，内燃机里燃烧后的高温气体，燃气汽

6、机里的蒸汽，内燃机里燃烧后的高温气体，燃气轮机内的燃气轮机内的燃气冷凝器：把工作物质做功后所剩余的热量进行再冷凝器：把工作物质做功后所剩余的热量进行再吸收的部分如推动活塞做功后放出的蒸汽的温吸收的部分如推动活塞做功后放出的蒸汽的温度也很高，如果把这种蒸汽直接放入大气中，则度也很高，如果把这种蒸汽直接放入大气中，则大气就是冷凝器当然这样就白白浪费了剩余蒸大气就是冷凝器当然这样就白白浪费了剩余蒸气所具有的能量，通常把这种工作后的剩余蒸汽气所具有的能量，通常把这种工作后的剩余蒸汽通过管道送入居民区用于烧水、做饭、取暖等通过管道送入居民区用于烧水、做饭、取暖等3热机的工作原理热机的工作原理工作物质从热

7、源吸收热量工作物质从热源吸收热量Q1，推动活塞做功，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器中散发到冷凝器中根据能量守恒，有根据能量守恒，有Q1WQ2.4热机的种类热机的种类热机分为外燃机和内燃机两种如蒸汽机、蒸热机分为外燃机和内燃机两种如蒸汽机、蒸汽轮机属于外燃机；内燃机包括柴油机、汽油汽轮机属于外燃机；内燃机包括柴油机、汽油机、燃气轮机机、燃气轮机特别提醒：特别提醒：热机必须有热源和冷凝器，工作时热机必须有热源和冷凝器，工作时总要向冷凝器中散热，总有总要向冷凝器中散热，总有Q1W.即使是理想即使是理想热机，无摩擦、无漏气，也不可能把吸收的热热机，无摩

8、擦、无漏气，也不可能把吸收的热量量Q1全部转化为机械能，因此全部转化为机械能，因此1.二、内燃机的工作原理二、内燃机的工作原理1内燃机的四冲程内燃机的四冲程内燃机的一个工作循环一般由吸气冲程、压缩冲程、内燃机的一个工作循环一般由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成做功冲程和排气冲程四个冲程组成注意：活塞由最上端运动到最下端或最下端运动到最注意：活塞由最上端运动到最下端或最下端运动到最上端叫做一个冲程上端叫做一个冲程(1)吸气冲程：此时，进气门打开，排气门关闭，在吸气冲程：此时，进气门打开，排气门关闭，在飞轮作用下，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进飞轮作用下，活塞向下运动，汽油和

9、空气的混合物进入汽缸，混合气体体积增大，温度近似看做不变，即入汽缸，混合气体体积增大，温度近似看做不变，即工作物质没有传热和做功效应，其内能近似不变工作物质没有传热和做功效应，其内能近似不变(2)压缩冲程：在飞轮作用下，活塞向上运动，燃压缩冲程：在飞轮作用下，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，外界对工作物质做功使工作物料混合物被压缩，外界对工作物质做功使工作物质内能增加，温度升高质内能增加，温度升高(3)做功冲程：在压缩冲程结束时由电火花点火，做功冲程：在压缩冲程结束时由电火花点火，使燃料燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下使燃料燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，在此阶段中，工作物质既从

10、高温热源运动，在此阶段中，工作物质既从高温热源(燃燃烧的燃料烧的燃料)t1吸热吸热Q1，又对外做负功，又对外做负功(W)，其内，其内能先是在吸热后增加，又在对外做功后减少能先是在吸热后增加，又在对外做功后减少(4)排气冲程：此时，进气门关闭，排气门打开，排气冲程：此时，进气门关闭，排气门打开，在飞轮作用下，活塞向上运动，把温度较高的废在飞轮作用下，活塞向上运动，把温度较高的废气排出汽缸，同时将一部分热量气排出汽缸，同时将一部分热量Q2传递给外界环传递给外界环境境(低温热源低温热源t2)，其内能继续减少，其内能继续减少2四冲程柴油机原理图，如图四冲程柴油机原理图，如图231.柴油机工作过程原理图

11、柴油机工作过程原理图图图2313四冲程汽油机原理图，如图四冲程汽油机原理图，如图232.图图232三、制冷机三、制冷机1工作原理工作原理如图如图233所示，制冷机的压缩机在电动机等的带所示，制冷机的压缩机在电动机等的带动下做功，将蒸汽状的制冷剂压入冷凝器动下做功，将蒸汽状的制冷剂压入冷凝器(散热器散热器)，制冷剂在冷凝器制冷剂在冷凝器(散热器散热器)中液化，放出热量；液态的中液化，放出热量；液态的制冷剂进入蒸发器后，通过很细的管道后膨胀、汽制冷剂进入蒸发器后，通过很细的管道后膨胀、汽化，这个过程中冷库的温度降低其后再次进入压化，这个过程中冷库的温度降低其后再次进入压缩机，准备下一次循环过程缩机

12、，准备下一次循环过程制冷机的结构和工作原理制冷机的结构和工作原理图图233特别提醒：特别提醒：制冷机可以使用不同的制冷剂过去常制冷机可以使用不同的制冷剂过去常用氟利昂，但是因为氟利昂会破坏大气的臭氧层，用氟利昂，但是因为氟利昂会破坏大气的臭氧层，现在已改用现在已改用R134a了了2热机与制冷机的联系与区别热机与制冷机的联系与区别广义地讲，制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热广义地讲，制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热机，只是两者的作用正好相反热机利用吸收的热机，只是两者的作用正好相反热机利用吸收的热量的一部分做功，同时将另一部分排放量的一部分做功，同时将另一部分排放(图图234甲甲)；而制冷机则

13、利用外界对它所做的功，将待冷；而制冷机则利用外界对它所做的功，将待冷却物体中的热量取出，同时向高温物体排放却物体中的热量取出，同时向高温物体排放(图图234乙乙)图图234课堂互动讲练课堂互动讲练内燃机工作原理的理解内燃机工作原理的理解 内燃机工作的四个冲程中，将内能转化为机内燃机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是械能的是()A吸气冲程吸气冲程 B压缩冲程压缩冲程C做功冲程做功冲程 D排气冲程排气冲程【精讲精析】【精讲精析】内燃机要完成一个工作循环，就要内燃机要完成一个工作循环，就要完成吸气、压缩、做功和排气这四个冲程燃料是完成吸气、压缩、做功和排气这四个冲程燃料是在做功冲程中燃烧的化学

14、能先转化为内能，产生在做功冲程中燃烧的化学能先转化为内能，产生高温高压的气体，推动活塞做功，内能再转化为机高温高压的气体，推动活塞做功，内能再转化为机械能的而另外三个冲程是要消耗机械能的所以械能的而另外三个冲程是要消耗机械能的所以选项应为选项应为C.【答案】【答案】C变式训练变式训练1下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴汽缸顶部有喷油嘴B在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油，柴在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油油机吸入汽缸的是柴油C在压缩冲程中，汽油机是压燃机点火，柴油机

15、在压缩冲程中，汽油机是压燃机点火，柴油机是点燃式点火是点燃式点火D在做功冲程中，汽油机汽缸里燃气压强比柴油在做功冲程中，汽油机汽缸里燃气压强比柴油机里的高机里的高解析：解析：选选A.由于汽油机与柴油机的区别是：汽油机由于汽油机与柴油机的区别是：汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴；汽汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴；汽油机吸入汽缸的是空气与汽油的混合物，柴油机吸油机吸入汽缸的是空气与汽油的混合物，柴油机吸入汽缸的只是空气；在压缩冲程中，汽油机是点燃入汽缸的只是空气；在压缩冲程中，汽油机是点燃式点火，柴油机是压燃式点火；在做功冲程中，柴式点火，柴油机是压燃式点火；在做功冲程中，

16、柴油机燃气压强高，因而效率比汽油机的高油机燃气压强高，因而效率比汽油机的高对制冷机工作原理的理解对制冷机工作原理的理解图图235图图235所示为电冰箱的工作原理压缩机工所示为电冰箱的工作原理压缩机工作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环作时，使制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环从而达到制冷的效果，那么，下列说法正确的从而达到制冷的效果，那么，下列说法正确的是是()A在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量热量B在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量热量C在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩并放在冰箱外的管道中，制冷

17、剂被剧烈压缩并放出热量出热量D在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并吸在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并吸收热量收热量【精讲精析】【精讲精析】根据制冷机的制冷原理可知，在冰箱根据制冷机的制冷原理可知，在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀是汽化过程要吸收热量，内的管道中，制冷剂迅速膨胀是汽化过程要吸收热量，在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩是液化过程要在冰箱外的管道中，制冷剂被剧烈压缩是液化过程要放出热量故只有放出热量故只有B、C两项正确，两项正确，A、D两项错误两项错误【答案】【答案】BC【方法总结】【方法总结】记住并理解制冷机的工作原理很重记住并理解制冷机的工作原理很重要要变式训练变式训练2制冷机向空气放出的热量用制冷机向空气放出的热量用Q1表示，表示，从冷库吸收的热量用从冷库吸收的热量用Q2表示，需要外界做功用表示，需要外界做功用W表示，关于三者的关系正确的是表示，关于三者的关系正确的是()AQ1Q2W BQ1Q2WCQ2Q1W DQ1Q2W答案：答案：D知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用2019POWERPOINTSUCCESS2022-12-162019THANK YOUSUCCESS2022-12-16