1、第十四章 內能的利用第一節 熱機第一節 熱機第一節 熱機李寨二中物理組 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！一一 熱機熱機 1 1 定義：定義： 將由燃料燃燒產生的高溫將由燃料燃燒產生的高溫高壓氣體的內能轉化為機械高壓氣體的內能轉化為機械能的機器，統稱為熱機。能的機器，統稱為熱機。2 2 熱機的種類熱機的種類蒸氣機、內燃機、汽輪機、蒸氣機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機、等噴氣發動機、等 蒸汽機 燒水到沸騰時，冒出的蒸汽會沖開壺蓋！人們發現可以通過蒸汽推動機械，瓦特發明蒸汽機后： 1807年，美國人富爾把瓦特的蒸汽機裝在輪船上，從

2、此，航運中的帆船時代結束了。 1814年，英國人史蒂芬把瓦特的蒸汽機裝在火車上，陸路運輸的新時代開始了。 汽輪機汽輪機汽輪機汽輪機發電機發電機鍋爐鍋爐給水泵給水泵熱源熱源冷卻海水冷卻海水冷凝器冷凝器火力發電廠工作原理火力發電廠工作原理 噴氣式發動機噴氣式發動機二二 內燃機內燃機：1定義：燃料直接在發動機氣缸定義：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力內燃燒產生動力 的熱機的熱機。2 分類分類常見的內燃機常見的內燃機： 汽油機汽油機 柴油機柴油機(1)(1)汽油機汽油機(2)(2)柴油機柴油機構造工作原理汽油機完整工作過程構造工作原理內燃機是熱機的一種；分為汽油機和柴油機。內燃機是熱機的一種；分為汽

3、油機和柴油機?；鸹ㄈ鸹ㄈ麣飧讱飧走M氣門進氣門活塞活塞連桿連桿排氣門排氣門曲軸曲軸1：汽油機的構造汽油機的構造；觀察圖回答汽油機；觀察圖回答汽油機的主要構造有：的主要構造有：主體是主體是 ，內有，內有 、它、它通過通過 與與 相連。上部相連。上部有有 和和 ，頂部有頂部有 。汽缸汽缸活塞活塞連桿連桿曲軸曲軸進氣門進氣門排氣門排氣門火花塞火花塞2:工作原理工作原理讓燃料在汽缸中燃燒，生成高讓燃料在汽缸中燃燒，生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，使內能轉溫高壓的燃氣，推動活塞做功，使內能轉化為機械能化為機械能吸氣吸氣壓縮壓縮做功做功排氣排氣汽油和空氣 進氣門打開，排氣門關閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，汽

4、油和空氣組成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸。 進氣門和排氣門都關進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，壓強增大混合物被壓縮，壓強增大，溫度升高。，溫度升高。機械能轉化為內能。機械能轉化為內能。做功沖程做功沖程 在壓縮沖程末尾，在壓縮沖程末尾，火花塞產生電火花，使火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，推動活溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動。桿帶動曲軸轉動。內能轉化為機械能。內能轉化為機械能。燃燒后的廢氣 進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。內燃機不能自行啟動。開始運

5、轉時，要靠外力使飛輪內燃機不能自行啟動。開始運轉時，要靠外力使飛輪和曲軸轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以和曲軸轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以后內燃機才能自己工作。后內燃機才能自己工作。內燃機內燃機的啟動的啟動Qiyouji工工熱機熱機.swf作作 在一個工作循環中在一個工作循環中 有四個沖程，有四個沖程， 活塞往復兩次，活塞往復兩次， 曲軸轉兩周，曲軸轉兩周， 飛輪轉兩周，飛輪轉兩周， 對外做一次功。對外做一次功。汽油機的工作過程汽油機的工作過程:以一個工作循環為單元以一個工作循環為單元沖程：沖程：活塞從一端運動到另一端叫做活塞從一端運動到另一端叫做一個沖程。一個沖程。根據觀

6、察回答根據觀察回答，汽油機工作過程中，汽油機工作過程中，四個沖程的氣門關閉情況四個沖程的氣門關閉情況；活塞的運活塞的運動方向動方向；曲軸轉動幾圈曲軸轉動幾圈；如果有能量如果有能量轉化，說處具體的轉化過程轉化，說處具體的轉化過程；點火方點火方式是什么式是什么。汽油機和柴油機的工作過程汽油機和柴油機的工作過程噴油嘴進氣門活塞連桿排氣門氣缸曲軸吸氣沖程吸氣沖程 壓縮沖程壓縮沖程 做功沖程做功沖程 排氣沖程排氣沖程空氣 進氣門打開，排氣門關閉。活塞由上端向下端運動，將空氣吸進氣缸。壓縮沖程壓縮沖程 進氣門和排氣門都關閉，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，活塞把空氣壓活塞向上運動，活塞把空氣壓縮得很小

7、，空氣的壓強更大，縮得很小，空氣的壓強更大，溫度更高。在壓縮沖程末，缸溫度更高。在壓縮沖程末，缸內空氣溫度已超過柴油的著火內空氣溫度已超過柴油的著火點。點。 機械能轉化為內能。機械能轉化為內能。 在壓縮沖程末，從噴油嘴噴在壓縮沖程末，從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛出的霧狀柴油遇到熱空氣立即猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿推動活塞向下運動，并通過連桿帶動曲軸轉動。帶動曲軸轉動。 內能轉化為機械能。內能轉化為機械能。燃燒后的廢氣 進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。 汽油機比較輕巧，常用在汽車、飛機和小型農業機械上面。

8、(1)(1)汽油機的應用汽油機的應用(2)(2)柴油機的應用柴油機的應用 柴油比較便宜，但柴油機比較笨重，主要用在載重汽車、拖拉機、坦克上面。 汽油機和柴油機的工作過程有什汽油機和柴油機的工作過程有什么相同點，有什么不同點？么相同點，有什么不同點？汽油機和柴油機汽油機和柴油機 的異同點比較的異同點比較返回相同點不同點返回1基本構造和主要部件的作用相似。2 每個工件循環都經歷四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3 四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成。4 一個工作沖程中，活塞往復兩次，飛輪轉動兩周，做功一次。相同點相同點不同點返回相同點不同點不同點1構造不同

9、：汽油機氣缸頂有火花塞，而柴油機氣缸頂部有噴油嘴。2 燃料不同：汽油機的燃料是汽油，而柴油機的燃料是柴油。3 吸氣不同：汽油機吸進汽油和空氣的混合氣體，柴油機只吸進空氣。4 點火不同：汽油機屬點燃式點火，柴油機屬壓燃式點火。內燃機：內燃機： 燃料在氣缸內燃燒的熱機燃料在氣缸內燃燒的熱機汽缸為星型排列的老式飛機內燃機結構原理圖汽缸為星型排列的老式飛機內燃機結構原理圖熱能機械能（燃料）（做功）（做功）柴油機的效率：柴油機的效率：3045%你認為它們的效率比你想象的高？還是低？你猜想：汽油機、柴油機的效率你猜想：汽油機、柴油機的效率大約是多少？猜猜看！大約是多少？猜猜看！熱機的效率熱機的效率熱機的效

10、率：熱機所做的做有用功那和熱機的效率：熱機所做的做有用功那和燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機的效燃料完全燃燒放出的熱量之比。叫熱機的效率。率。燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的燃料的不完全燃燒、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熱量散失、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。而消耗的能量，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。因此，提高熱機效率，可提高燃料的利用率。 熱機中能量的轉化第一沖程第一沖程： 。進氣門。進氣門 ，排，排氣門氣門 ，活塞由汽缸最，活塞由汽缸最 向向 運動，運動， 和和 的混合物從的混合物從 被吸

11、入汽缸。當被吸入汽缸。當活塞運動到汽缸的最下端活塞運動到汽缸的最下端， 關閉，關閉， 曲曲軸轉動軸轉動 圈。圈。第二沖程第二沖程： .進氣門進氣門 和排氣和排氣門門 ，活塞由汽缸最，活塞由汽缸最 向向 運動，運動，燃料的混合物被燃料的混合物被 ，汽缸內溫度，汽缸內溫度 ，氣壓氣壓 。曲軸轉動。曲軸轉動 圈。在此過程中，圈。在此過程中， 轉化轉化 。吸氣沖程吸氣沖程打開打開關閉關閉上端上端下下汽油汽油空氣空氣進氣門進氣門進氣門進氣門半半都關閉都關閉下端下端上上壓縮壓縮升高升高增大增大半半機械能機械能 內能內能壓縮沖程壓縮沖程第三沖程第三沖程： 。在壓縮沖程末，火。在壓縮沖程末，火花塞花塞產生電火

12、花（點燃式），燃料混合物劇產生電火花（點燃式），燃料混合物劇烈燃燒，產生烈燃燒，產生 的燃氣，推動活塞的燃氣，推動活塞由汽缸向由汽缸向 運動，并通過連桿驅使曲軸轉運動，并通過連桿驅使曲軸轉動，動， 曲軸轉動曲軸轉動 圈。圈。在此沖程中，在此沖程中， 轉化轉化 。第四沖程第四沖程： 。進氣門。進氣門 ，排氣，排氣門門 ，活塞由汽缸最，活塞由汽缸最 向向 運動，運動， 把廢氣排出汽缸。當活塞運動到汽缸的最上把廢氣排出汽缸。當活塞運動到汽缸的最上 端，端， 關閉，關閉， 曲軸轉動曲軸轉動 圈。圈。做功沖程做功沖程高溫高壓高溫高壓下下半半內能內能機械能機械能排氣沖程排氣沖程關閉關閉打開打開下端下端上上

13、排氣門排氣門半半小結：小結：汽油機一個工作循環包括汽油機一個工作循環包括 沖程，沖程，活塞往復活塞往復 次，曲軸轉動次，曲軸轉動 圈，做功圈，做功 次。有次。有 次能量轉化。次能量轉化。汽油機工作的四個沖程中，只有汽油機工作的四個沖程中，只有 燃氣對外做功，其他三個沖程都是輔助燃氣對外做功，其他三個沖程都是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的沖程，要靠安裝在曲軸上的 來完成。必須靠外力來啟動來完成。必須靠外力來啟動.做功沖程做功沖程飛輪的慣性飛輪的慣性42212提高熱機效率的途徑和方法：提高熱機效率的途徑和方法：（l l）盡可能減少各種熱損失，保證盡可能減少各種熱損失，保證良好的潤滑，減少因克服摩擦所

14、消耗的能良好的潤滑，減少因克服摩擦所消耗的能量；量；(2)(2)充分利用廢氣的能量，提高燃料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。這的利用率，如利用熱電站廢氣來供熱。這種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電種既供電又供熱的熱電站，比起一般火電站來，燃料的利用率大大提高。站來，燃料的利用率大大提高。 1.四沖程汽油機的工作過程由四沖程汽油機的工作過程由( ).( ).( ).( )四個沖程組成的四個沖程組成的.2.四沖程汽油機四沖程汽油機,由機械能轉化為內能的是由機械能轉化為內能的是( )沖程沖程,做功沖程是做功沖程是( )能轉化為能轉化為( )能能. 3.汽油機吸入汽缸的

15、是汽油機吸入汽缸的是( ),點火方式是點火方式是( ).柴油機吸入汽缸的是柴油機吸入汽缸的是( ),點火方式是點火方式是( ). 4.某四沖程汽油機飛輪的轉速是某四沖程汽油機飛輪的轉速是3600R/min,則它每秒鐘對外做功則它每秒鐘對外做功( )次次. 課堂練習課堂練習: : 5、壓縮沖程混合氣體內能增大的原因是什么？、壓縮沖程混合氣體內能增大的原因是什么？ 6、做功沖程中，氣體的內能如何轉化？為什么被稱為做功沖程？、做功沖程中，氣體的內能如何轉化？為什么被稱為做功沖程？ 7、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會運動？、在吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程活塞為什么會運動？ 8、排氣后，下一

16、個工作過程是什么沖程？、排氣后，下一個工作過程是什么沖程？ 9、當燃油還沒有燃燒做功的時候，活塞是怎樣動起來的？、當燃油還沒有燃燒做功的時候，活塞是怎樣動起來的？ 答：混合氣體爆發性燃燒，化學能轉變為內能；燃燒產生的高答：混合氣體爆發性燃燒，化學能轉變為內能；燃燒產生的高溫高壓氣體迅速膨脹，推動活塞運動，內能轉變為機械能溫高壓氣體迅速膨脹，推動活塞運動，內能轉變為機械能。答：活塞壓縮混合氣體做功，機械能轉變為混合氣體的內能答：活塞壓縮混合氣體做功，機械能轉變為混合氣體的內能。 答：在做功沖程，飛輪獲得足夠的動能而高速轉動，在吸氣、答：在做功沖程，飛輪獲得足夠的動能而高速轉動，在吸氣、壓縮、排氣

17、三個沖程中，活塞的運動都是靠飛輪的慣性來完成的。壓縮、排氣三個沖程中，活塞的運動都是靠飛輪的慣性來完成的。答：吸氣沖程答：吸氣沖程 答：通常是先接通了啟動機答：通常是先接通了啟動機(電動機電動機)，用啟動機帶動活塞動起，用啟動機帶動活塞動起來。也可用手柄，來。也可用手柄，人工搖動手柄帶動活塞起動。手柄帶動活塞起動。課堂練習:提高熱機效率的途徑提高熱機效率的途徑1 1、熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。、熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。如：兩輛排量相同的小汽車，以相同的速度行駛相如：兩輛排量相同的小汽車，以相同的速度行駛相同的路程，耗油少的那輛，汽油機的效率高，性能同的路程，耗油少的那輛，汽油機的效率高，性能好。好。2 2、在設計和制造上，要不斷改進和革新，以減少各、在設計和制造上，要不斷改進和革新，以減少各種能量損失，提高效率。種能量損失，提高效率。 例如：在使用上要正確使用，注