1、第十四章第十四章 内能的利用内能的利用 第一节第一节 热机热机讨论：讨论：例举一下生活中我们例举一下生活中我们可以使用哪些可以使用哪些可燃烧的材料可燃烧的材料烧开一壶水？烧开一壶水？草木、煤炭等草木、煤炭等石油、酒精、汽油等石油、酒精、汽油等煤气、天然气煤气、天然气 等等固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料一一.燃料燃料及其及其热值热值燃料可分燃料可分为哪三种为哪三种1.燃料的分类燃料的分类 2.燃料的特点 能够燃烧，发生化学反应，在燃烧的过程中，化学能转化为内能化学能转化为内能。讨论讨论：将一壶水放在燃烧的木柴上加将一壶水放在燃烧的木柴上加热热，不久就升温了。现在，我们已经知道这
2、是不久就升温了。现在，我们已经知道这是因为水吸收了热量的缘故。因为水吸收了热量的缘故。问：那么这些问：那么这些热量从何而来？热量从何而来？是从木柴燃烧时放出的热量来的是从木柴燃烧时放出的热量来的思考思考：5kg的木材的木材和和10kg的木材的木材燃烧时放出的热燃烧时放出的热 量是否相同？量是否相同？这说明什么？这说明什么？燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关燃料燃烧时放出的热量跟燃料的质量有关同种燃料的质量越大，同种燃料的质量越大，燃烧时放出的热量越多燃烧时放出的热量越多思考思考：用质量相同质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不水升高的温度不 相同，这说明什么？相同
3、，这说明什么？说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量的多少还与什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？（1）燃料的质量燃料的质量（2）燃料的种类燃料的种类大量实验表明大量实验表明：1、同种燃料同种燃料完全燃烧完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比时放出的热量跟它的质量成正比。2、相同质量的不同燃料，在相同质量的不同燃料，在完全燃烧完全燃烧时放出的热量时放出的热量 并不相等。并不相等。想一想想一想:什么是什么是完全燃烧完全燃烧呢呢?关于关于完全燃烧完全燃烧
4、 就是燃料全部烧尽的意思，即就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反应。不同的燃料，即使质量相同，完不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？这种放热性能优劣？为比较不同的燃料，为比较不同的燃料，即使质量相同，完全即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是燃烧放出的热量也是不同的，不同的，热值热值3.燃料的热值燃料的热值在物理学中，把在物理学中，把1kg1kg（或（或1 1m3）某种燃料在）某种燃料在完完全燃烧全燃烧
5、时所放出的热量叫做这种时所放出的热量叫做这种燃料的热值燃料的热值。用用q表示表示J/kg（对于固体和液体）（对于固体和液体）;J/m3(对于气体对于气体)无烟煤的热值为无烟煤的热值为3.4107J/kg，表示的含义，表示的含义液化气的热值为液化气的热值为4.9107J/m3，表示的含义，表示的含义表示表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4107J。表示表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9107J。（1）.定义定义（2）.单位：单位：（3）.物理意义物理意义3.燃料的热值燃料的热值1kg的某种燃料在的某种燃料在
6、完全燃烧时完全燃烧时所放出的热量是多少焦耳。所放出的热量是多少焦耳。（对于固体和液体）（对于固体和液体）1m3的某种燃料在的某种燃料在完全燃烧完全燃烧时所放出的热量是多少焦耳时所放出的热量是多少焦耳。(对于气体对于气体)请大家从左侧的燃料的热值表中找出：请大家从左侧的燃料的热值表中找出：干木柴、柴油、汽油等生活中常见的干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。几种燃料的热值。思考：柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？(1)(2)3 Kg 的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？3.3107J 3=9.9 107Jq柴油柴油=3.3107 J/kg ：1 千克的柴油千克的柴油完完 全全 燃烧
7、燃烧时时放出的热量为放出的热量为3.3107焦焦（4）燃料的热值是燃料的一种属性）燃料的热值是燃料的一种属性燃料完全燃烧完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：计算公式计算公式:对于固态和液态对于固态和液态Q=qm 对对于气于气态态Q=qV想一想：想一想：500g汽油汽油完全燃完全燃烧烧时时可以放出多少可以放出多少热热量？量？解：解：查查表可知，汽油的表可知，汽油的热值热值q=4.6103J/kg m=500g=0.5kg Q=qm=4.6103J/kg0.5kg=2.3103J答：答：V的单位的单位是是m3m的单位是的单位是kg（5）燃料完全燃烧放出热量计算公式）燃料完全燃烧
8、放出热量计算公式 普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃普通的家用煤炉燃烧无烟煤，燃烧效率只有烧效率只有15；普通燃煤锅炉，燃烧效；普通燃煤锅炉，燃烧效率约为率约为30；现代化的锅炉，燃烧效率可；现代化的锅炉，燃烧效率可达达90左右。左右。怎样提高燃料的利用率？怎样提高燃料的利用率？（1 1）在实际）在实际利用燃料利用燃料中，中，燃料很难完全燃料很难完全燃烧燃烧，而且，而且放出的内能不能被完全利用，放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分有效利用的只是其中一部分（2 2）炉子的效率：）炉子的效率：有效利用的热量有效利用的热量与燃与燃料料完全燃烧完全燃烧时放出的热量的比值时放出的热量的比值 （6
9、）.提高燃料的利用效率提高燃料的利用效率1）改善燃烧的条件，使）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。燃料尽可能充分燃烧。2）尽可能减少各种）尽可能减少各种 热量损失。热量损失。(3)提高燃料利用提高燃料利用率的率的措施措施 二.内能的利用 1.利用内能加热 2.利用内能做功 演示实验演示实验:P135：（1）现象：）现象：（2）说明：水蒸汽对木塞做功水蒸汽对木塞做功,内能减少内能减少,它的温度下降它的温度下降,水蒸汽液化成小水珠水蒸汽液化成小水珠.（3）.能量的转化能量的转化塞子被冲出塞子被冲出管口，有管口，有“白气白气”产生产生.燃料的化学能燃料的化学能转化为水蒸转化为水蒸气的内能气的内能
10、内能转化为塞子的内能转化为塞子的机械能机械能燃烧燃烧做功做功三三.热机：热机：燃料的化学能燃料的化学能内能内能机械能机械能做功做功燃烧燃烧（一）（一）.热机是把热机是把内能内能转化为转化为机械能机械能的机器的机器（二）热机的种类：（二）热机的种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等喷气发动机、火箭等（三）、（三）、内燃机内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机。燃料在汽缸内燃烧的热机。常见的有常见的有汽油机汽油机和和柴油机柴油机（一）（一）.汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴四四.汽油机汽油机吸气冲程吸气冲程压缩冲
11、程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程2、一个、一个工作循环工作循环：活塞在汽缸内往复运动时，从汽活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程。缸的一端运动到另一端的过程。把这把这四个冲程四个冲程称为发动机的一称为发动机的一个工作循环。个工作循环。1、一个、一个冲程冲程：3.四个冲程冲程（二）几个名词：（二）几个名词：吸气冲程吸气冲程汽油和空气 进气门打开，进气门打开，排气门关闭。活塞排气门关闭。活塞由上端由上端向下向下端运动端运动，汽油汽油和和空气空气组成组成的燃料混合物从进的燃料混合物从进气门吸入气缸。气门吸入气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭进气门和排气门都关闭，
12、活塞，活塞向上向上运动，燃料混运动，燃料混合物被压缩，温度升高。合物被压缩，温度升高。机械能转化为内能机械能转化为内能做功冲程做功冲程 在压缩冲程结束时，火花塞在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞产生高温高压的燃气，推动活塞向下向下运动，并通过连杆带动曲轴运动，并通过连杆带动曲轴转动，转动，对外做功。对外做功。燃料的化学能转化为内能，燃料的化学能转化为内能，内能转化机械能，内能转化机械能，使汽油使汽油机获得动力机获得动力排气冲程排气冲程燃烧后的废气燃烧后的废气 进气门关闭，排进气门关闭，排气门打开，活塞气门打开，活塞向上向
13、上运动，把运动，把废气排出气废气排出气缸。缸。四四个个冲冲程程吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气内燃机的内燃机的冲程冲程和和工作循环工作循环柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴五五.柴油机柴油机柴油机工作原理柴油机工作原理吸气冲程吸气冲程 压缩冲程压缩冲程 做功冲程做功冲程 排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程空气 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。做功冲程做功冲程 在压缩
14、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：想想议议：汽油机和柴油机的工作过程有什汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？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每个工件循环都经历四个冲程：四个冲程：吸气冲程、压吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三三个冲程靠飞轮惯性完成
15、。个冲程靠飞轮惯性完成。4 一个工作冲程中，一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两活塞往复两次，飞轮转动两周，周，做功一次。做功一次。相同点相同点不同点不同点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。六六.内燃机的启动内燃机的启动 内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。(1）.马达启动(2).人力启动七七.内燃机的应用内燃机的应
16、用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。(1)(1)汽油机的应用汽油机的应用(2)(2)柴油机的应用柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。思考：思考：在内燃机中，燃料所释放的能量都到哪里去了？在内燃机中，燃料所释放的能量都到哪里去了？做有用功做有用功的能量的能量废气带走废气带走的能量的能量汽缸散热汽缸散热及摩擦损及摩擦损失的能量失的能量你认为它们的效率比你想象的高？还是低？你认为它们的效率比你想象的高？还是低？八八.热机的效率：热机的效率：用来做用来做有用功有用功的能量，与所消耗燃料的能量，与所消耗燃料完完全燃烧全燃烧放出的热量之比放
17、出的热量之比蒸气机效率最低：蒸气机效率最低：6%15%；汽油机效率：汽油机效率：20%30%；柴油机效率：柴油机效率：30%45%。废气带废气带走走机件发机件发热散失热散失机件摩机件摩擦损失擦损失燃料燃烧燃料燃烧产生能量产生能量在热机的在热机的各种能量各种能量的损失中的损失中,废气带走废气带走的能量最的能量最多多.设法利用热机废气的设法利用热机废气的能量，是提高燃料利能量，是提高燃料利用率的重要措施。用率的重要措施。做有做有用功用功燃烧燃烧不完不完全全 如何提高热机的效率如何提高热机的效率 1.尽量使燃料充分燃烧尽量使燃料充分燃烧 2.减少散热，设法利用高温废气减少散热，设法利用高温废气 3.
18、保证良好的润滑保证良好的润滑 内能的利用对环境的影响内能的利用对环境的影响 1.废气污染废气污染 废气的主要成分：二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物及废气的主要成分：二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物及粉尘等有害物质。造成：粉尘等有害物质。造成：“温室效应温室效应”的罪魁祸首是二氧化碳（见课本的罪魁祸首是二氧化碳（见课本P129 STS)热岛效应热岛效应（见课本（见课本P133 STS）空中死神空中死神酸雨酸雨.噪声污染噪声污染1.四冲程汽油机的工作过程由四冲程汽油机的工作过程由().().().()四四个冲程组成的个冲程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是由机械能
19、转化为内能的是()冲程冲程,做功冲程是做功冲程是()能转化为能转化为()能能.3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸入汽缸的是(),点火方式是点火方式是().柴油机柴油机吸入汽缸的是吸入汽缸的是(),点火方式是点火方式是().4.某四冲程汽油机飞轮的转速是某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每则它每秒钟对外做功秒钟对外做功()次次.5.四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞机的四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞机的()来完成来完成.思考思考:（1）要学会处理与他人的各种关系，当遇到矛盾冲突时，要慎重适当的处理方式。A首句写出了赤壁之战前紧张的氛围，“二龙争战”指曹操和孙刘联军隔江对峙，胜负存亡，即将一战而定。B次句紧承首句，直接写出赤壁之战的结果，曹操大军楼船被一扫而空。“扫”“空”极写周瑜军队势如破竹的战力。C第三句直接描写赤壁战场上大火的惨烈，又是对第二句战争结局的原因的解释，“张”“照”表现了曹操军队的气势。D第四句看似平淡，但饱含着诗人对儒将周瑜的赞美，表现了周瑜在赤壁战场泰E“暮禽”句言外有意，流露出诗人自己归隐态度坚决，暗示对现实政治失望厌倦的归隐原因。F“闭关”既指关门的动作，也含闭门谢客之意，以此点明辞官归隐的宗旨：与俗世隔绝。然从容、指挥若定、气定神闲的风度。
