1、 第十六章热和能第十六章热和能 16.4 热热 机机从镰刀到联合收割机从木帆船到远洋巨轮从马车到小轿车 在试管内装些水，用橡皮塞塞住，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到什么现象？加热使水沸腾，会看到什么现象？塞子被冲出！塞子被冲出！燃料的化学能燃料的化学能水蒸气的内能水蒸气的内能塞子运动的机械能塞子运动的机械能能量转化：能量转化：种类种类汽油机汽油机柴油机柴油机2 2、热机的种类：、热机的种类：蒸汽机蒸汽机汽油机汽油机柴油机柴油机 燃气轮机燃气轮机喷气发动机喷气发动机火箭发动机火箭发动机燃料的燃料的化学能化学能内能内能燃烧燃烧做功做功机械能机械能共同特点：共同特点：1.1.内燃
2、机和种类内燃机和种类(1)(1)汽油机汽油机(2)(2)柴油机柴油机构造工作原理汽油机完整工作过程构造工作原理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 活塞在汽缸内往复运活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫动到另一端的过程，叫做一个做一个冲程冲程。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汽油机工作原理汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程汽油和空气汽油和空气 进气门进气门打开，打开，排排气门气门关闭。活塞由上关闭。活塞由上端向下端运动，端向下端运动，汽油汽油和空气和空气组成
3、的燃料混组成的燃料混合物从进气门吸入气合物从进气门吸入气缸。缸。压缩冲程压缩冲程 进气门进气门和和排气门排气门都都关闭关闭，活塞向上运，活塞向上运动，燃料混合物被压动，燃料混合物被压缩，缩，压强增大，温度压强增大，温度升高。升高。将将机械能机械能转化为转化为内能内能做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，火花在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。过连杆带动曲轴转动。将将内能内能转化为转化为机械能机械能排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门进气门关闭，关闭，排
4、排气门气门打开，活塞向上打开，活塞向上运动，把运动，把废气废气排出气排出气缸。缸。汽油机工作时，四个冲程汽油机工作时，四个冲程周而复始，然而只有第三个冲周而复始，然而只有第三个冲程是对外做功的，其余的三个程是对外做功的，其余的三个冲程是冲程是冲程，要靠装在曲冲程，要靠装在曲轴上的大飞轮的惯性来带动的。轴上的大飞轮的惯性来带动的。说明：4、研究汽油机的工作原理：在表格中填写汽油机四冲程的特点冲程名称冲程名称 进气门进气门排气门排气门活塞运活塞运动方向动方向 作用作用有无能量的转化有无能量的转化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开开关关向下向下吸入汽油吸入汽油和空气和
5、空气无无关关关关向上向上压缩气体压缩气体提高温度提高温度关关关关向下向下高温气体膨胀高温气体膨胀推动活塞做功推动活塞做功关关开开向上向上排出废气排出废气无无机械能转机械能转化为内能化为内能内能转化内能转化为机械能为机械能看一看，想一想：一个工作循环里，活塞往返一个工作循环里，活塞往返 次，曲轴转动次，曲轴转动 周。周。冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠 来完成。来完成。两两做功做功两两飞轮的惯性飞轮的惯性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
6、程吸气冲程吸气冲程空气空气 进气门打开，排气门进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸运动，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，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火内空气温度已超过柴油的着火点。点。做功冲程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，
7、推动活塞向下运动，并燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。通过连杆带动曲轴转动。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，排气门打进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气开，活塞向上运动，把废气排出气缸。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 1基本构造和主要部件的作用相似。基本构造和主要部件的作用相似。2 2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 3 四个冲程中，只有做
8、功冲程对外做功，其余四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。三个冲程靠飞轮惯性完成。4 4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。两周，做功一次。相同点相同点不同点不同点1 1构造构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。油机气缸顶部有喷油嘴。2 2 燃料燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。油机的燃料是柴油。3 3 吸气吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。合气体，柴油机只吸
9、进空气。4 4 点火点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。机属压燃式点火。汽油机汽油机柴油机柴油机不不同同点点燃料燃料汽油汽油柴油柴油结构结构火花塞火花塞喷油嘴喷油嘴吸气冲程吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是汽油和空气的混合气体吸入的是空气吸入的是空气压缩冲程压缩冲程气压、温度相对较低气压、温度相对较低气压、温度相对较高气压、温度相对较高点火方式点火方式点燃式点燃式压燃式压燃式相相同同点点工作循环工作循环都有四个冲程都有四个冲程能量转化能量转化（1）压缩冲程：机械能转化成内能）压缩冲程：机械能转化成内能（2）做功冲程：内能转化成机械能）做功冲
10、程：内能转化成机械能活塞、曲轴运动活塞、曲轴运动每一个工作循环，活塞往复两次，每一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。曲轴转动两周，对外做功一次。运动运动都需要外力都需要外力优缺点优缺点汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。但两者都带来了废气和噪声污染。但两者都带来了废气和噪声污染。汽油机和柴油机的异同表汽油机和柴油机的异同表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
11、工作。杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。机和小型农业机械上面。汽油机汽油机:柴油机柴油机:柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，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。主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。固体燃料固体燃料木柴木柴煤煤液体燃料液体燃料汽油汽油给汽车加油给汽车加油柴油柴油气体燃料气体燃料液化气瓶液化气瓶天然气灶天然气灶2.燃料的热值 1 1千克某种燃料千克某种燃料完全完全燃烧放出的热量燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。叫做这种燃料的热值。（2）单位
12、：）单位：J/kg（或（或 J/m3）焦耳每千克焦耳每千克（1）定义：）定义：Q放放 =qm（3）公式：）公式：质量质量热值热值例题：把例题：把5kg405kg40的水烧开，需要完全燃烧多少的水烧开，需要完全燃烧多少kgkg的干的干木柴？（已知干木柴的热值为木柴？（已知干木柴的热值为1.21.210107 7J/kgJ/kg，外界为标准，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）大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）Q吸吸=cm（t-t0）=4200J/(kg0C)5kg600C=1.26 106J；Q放放Q吸吸m=Q放放/q =1.2106J/(1.2107J/kg
13、)=0.1kg解解：热机中能量的转化热机中能量的转化思思 考：考：如何提高热机的效率？如何提高热机的效率？热机的效率：热机的效率：汽油机的效率：汽油机的效率：2030%柴油机的效率：柴油机的效率：3045%你认为它们的效率比你想象的高？还是低？猜猜看：猜猜看：汽油机、柴油机的效率大约是多少？汽油机、柴油机的效率大约是多少？热机与环境热机与环境、热机的利用带来的环境污染、热机的利用带来的环境污染、废气污染、废气污染、怎样控制热机对环境造成的污染、怎样控制热机对环境造成的污染 a a、排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成、排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成“热热 岛效应岛效应”。b
14、b、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影响人们的身体健康和动植物的生存。影响人们的身体健康和动植物的生存。、噪声污染、噪声污染 改进燃烧设备，消除烟尘；改进燃烧设备，消除烟尘；提高燃料的综合利用，采取集中供热提高燃料的综合利用，采取集中供热 充分利用污染少和无污染的能源充分利用污染少和无污染的能源 在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染巩固练习：1、汽油机工作的四个冲程中，内能转化汽油机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程为机械能的冲程 （）A 吸气冲程吸气冲程 B 压缩冲程压缩冲程 C 做功
15、冲程做功冲程 D 排气冲程排气冲程C巩固练习：2、关于热机的工作物质，正确的是、关于热机的工作物质，正确的是 （）A 热机所使用的燃料就是工作物质热机所使用的燃料就是工作物质 B 汽油机和柴油机的工作物质都是高温汽油机和柴油机的工作物质都是高温高压燃气高压燃气 C 热机的工作物质都是活塞热机的工作物质都是活塞 D 汽油机的工作物质是汽油汽油机的工作物质是汽油B巩固练习：3、为节约能源，需提高热机的效率。下为节约能源，需提高热机的效率。下列措施中不能提高热机效率的是列措施中不能提高热机效率的是 （）A 尽量使燃料充分燃烧尽量使燃料充分燃烧 B 尽量增加热机的工作时间尽量增加热机的工作时间 C 尽
16、量减少废气带走的热量尽量减少废气带走的热量 D 尽量减少热机部件间的摩擦尽量减少热机部件间的摩擦B巩固练习：5、以下交通工具中，常用汽油机作为动、以下交通工具中，常用汽油机作为动力的是力的是 （）A 轻型轿车轻型轿车 B 重型运载卡车重型运载卡车 C 手扶拖拉机手扶拖拉机 D 磁悬浮列车磁悬浮列车A巩固练习：6、一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1800r/min，则柴油机，则柴油机1s内内 （）A 完成完成30个冲程，做功个冲程，做功30次次 B 完成完成60个冲程，做功个冲程，做功60次次 C 完成完成60个冲程，做功个冲程，做功15次次 D 完成完成120个冲程
17、，做功个冲程，做功30次次C1、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是、如图所示是热机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（）练习：ABCD2、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是（、汽油机工作过程中，机械能转化为内能的冲程是（）A.吸气冲程吸气冲程 B.排气冲程排气冲程 C.做功冲程做功冲程 D.压缩冲程压缩冲程3、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的、汽油机在压缩冲程中，工作物质被压缩，气缸中气体的（）A.压强增大，温度降低压强增大，温度降低 B.压强增大，温度升高压强增大，温度升高 C.压强减少，温度降低压强减少，温度降低 D.压强减少，温度升高压强减少，温度升高B
18、DB废气带废气带走走机件发机件发热散失热散失机件摩擦机件摩擦损失损失燃料燃烧产燃料燃烧产生能量生能量在热机的各种在热机的各种能量的损失中能量的损失中,废气带走的能废气带走的能量最多量最多.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。做有用做有用功功燃烧燃烧不完不完全全谢谢大家！谢谢大家！当你飞黄腾达的时候，你的朋友知道你是谁；当你穷困潦倒的时候，你才知道你的朋友是谁。心如镜，虽外景不断变化，镜面却不会转动，这就是一颗平常心，能够景转而心不转。读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。生命的路是进步的，总是沿着无限的精神三角形的斜面向上走，什么都阻止他不得。理想的书籍是智慧的铜匙。你犯错误时，等别人都来了再骂你的是敌人，等别人都走了骂你的是朋友。诚无悔，恕无怨，和无仇，忍无辱。宋省心录明朝即长路，惜取此时心。假如可以选择时光，我想回到过去。那里有我的怀念，和爱我的你。努力耕耘，少问收获。
