初中物理《改变世界的热机》课件

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。
机械能转化为内能。
做功冲程
在压缩冲程末，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。
四、热机-------能量的转化
课前预习
1、热机有哪些种类？它们的工作原理是什么？ 2、内燃机有哪几个冲程？怎样区分？ 3、这些冲程有哪些特点？哪些冲程对外做功？ 4.汽油机和柴油机的异同 5、什么是热机的机械效率？热机的效率低的原因 ？怎样提高热机的效率？ 6、热机对环境有什么影响？
一、热机
实验一：试管内装水，用橡皮塞塞 住，加热至沸腾。
常见的 是汽油 机和柴 油机
内燃机构造：
汽油机
柴油机
(1)汽油机的构造
火花塞 气缸
进气门 活塞 连杆
排气门
曲轴
5、汽油机工作原理
进 气 阀 门 排 气 阀 门
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
吸气冲程
进气门打开，排气 门关闭。活塞由上端向 汽 油 下端运动，汽油和空气 和
空 组成的燃料混合物从进 气
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。 不同点
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。
二、燃料的热值
1、定义：
1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量叫 做这种燃料的热值
排气冲程
进气门关闭，排气
门打开，活塞向上运动
燃 烧 后 的 废 气
，把废气排出气缸。
利用的是： 惯性
内燃机的 冲程和工作循环
吸气 压缩 做功 排气
(3)柴油机的构造
喷油嘴 进气门 活塞 排气门 气缸
连杆 曲轴
(4)柴油机工作原理
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程 排气冲程
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。
当堂练习



4、某汽油机效率为20％，这表示它每做100J的有用功要完 500 J能量的汽油，要向外散失400 全燃烧产生__ __ J的能量。 5、甲、乙两辆汽车，甲汽油机效率比乙汽油机效率高，这 表明（D ） A甲做功比乙多 B甲做功比乙少 C甲消耗的汽油比乙少 D相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油少。 6、一台效率为40％的柴油机，当输出6600J的有用功时，消 7 耗的柴油量为多少千克？ （ q柴油=3.3× 10 J/kg）
选做题



7、一辆60KW的载重汽车，保持功率不变在平直的 3 10 马路上行驶，受到的阻力是 4.5× N，发动机每 小时耗油20L，求： （1）发动机的效率， （2）如果油箱内还有汽油50L，那么还能行驶多远 7 3 3 10 ？（ρ汽油 =0.8× 10 ㎏／m ，q汽油=4.6× J／ ㎏）
2、符号：q 3、物理意义：
单位：J/kg
1kg的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少
4、q碳=3.4×107 J/kg的意义：
5、放出热量的计算 如果用m表示燃料的质量，用q表 示该种燃料的热值，用Q放表示燃料 完全燃烧时所放出的热量， 则：Q放=mq
例1：液化石油气热值为3.5×107 J/kg ， （1）完全燃烧80g发出的热量为多 少？ （2）若燃烧放出的热量只有60%被 水吸收。则能将4kg，初温20℃的水 加热到多少℃
解答：

Q吸=Cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg· ℃)×5kg×(100℃-40℃) =1.26×106J 因为Q吸=Q放=1.26×106J 所以干木柴质量
Q 1.2610 3 J m' 1.2107 J/kg 0.105kg q
巩固练习
1.在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是
(2)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。
想想议议：
汽油机和柴油机的工作过程有什 么相同点，有什么不同点？
相同点
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四个冲程：吸气 冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3 ．四个冲程中，只有做功冲程对外做功 ，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4 ．一个工作循环中，活塞往复两次，飞 轮转动两周，做功一次。

A、较小的质量 B、较小的密度 容 D、较大的热值
C、较大的比热
3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号 柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴 油能放热 6.6×107 J，这些热通过柴油机的转化能对 外做有用功 1.98×107 J。 （柴油的热值为3.3×107J/kg
4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为 3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的 30%被水吸收，则能使30kg 、20℃的水温度升 高到多少度？
现象：水升至沸腾，产生大量水蒸 气，水蒸气越来越来多，对软木塞 的压力越来越大，随后将软木塞推 出试管口
说明：水蒸气膨胀对木塞做功，水 蒸气内能减小，木塞机械能增加， 内能转化为机械能。 结论：能量转化为
化学能
内能
机械能
1、热机：能够将燃料的化学能通过燃烧转化 为内能，又通过做功，把内能转化成机械能的 机器 2、原理：
6、热机的效率
（1）热机的效率：热机所做的做有用
功那和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫
热机的效率。 η=
W Q放
×100%
（2）燃料的不完全燃烧、气缸部
件吸热后的热量散失、废气带走的热 量和克服摩擦做功而消耗的能量，都 是引起能量损失的原因。因此，提高 热机效率，可提高燃料的利用率。
你猜想：汽油机、柴油机的效率 大约是多少？猜猜看！
汽油机的效率：20~30%
柴油机的效率：30~45%
你认为它们的效率比你想象的 高？还是低？
（3）提高热机效率的途径和方法： ①尽可能减少各种热损失，保证良好
的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；
②充分利用废气的能量，提高燃料的
利用率，如利用热电站废气来供热。这种
既供电又供热的热电站，比起一般火电站
6.关于燃料和热值，以下说法正确的是：（ A ） A.燃料热值与燃料的燃烧情况无关 B.容易燃烧的燃料，热值一定大 C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃 烧木柴放出的热量一定多 D.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 7.内燃机工作时将内能转化为机械能,并且( C ) A.将全部机械能输出 B.将少部分机械能输出 C.将部分机械能储存在飞轮上,供辅助冲程工作时使用 D.将全部机械能储存在飞轮上,供辅助冲程工作时使用
化学能
燃烧 做功
内能
机械能
3、分类：
热机 外燃机 内燃机
汽油机
柴油机
蒸汽机
最早的热机， 1769年瓦特 进行改良， 使之成为了 现代意义的 蒸汽机
其他热机
柴油机（力大，笨重） 最早火车使用的轮机
汽油机（力小，轻巧）
两种内燃机
喷气发动机（应用于飞机）
内燃机
原理
燃料与空气在气缸内混合 遇到火花点燃，直接推动 活塞做功
气门吸入气缸。
压缩冲程
进气门和排气门都关 闭，活塞由于惯性向上运 动，燃料混合物被压缩， 压强增大，温度升高。
能量转化：
机械能转化为内能
做功冲程
在压缩冲程末尾，火 花塞产生电火花，使燃料 猛烈燃烧，产生高温高压 的燃气，推动活塞向下运 动，并通过连杆带动曲轴 转动。
能量转化： 内能转化为机械能。
内能转化为机械能。
排气冲程
进气门关闭，排气 门打开，活塞向上运动 ，把废气排出气缸。
燃 烧 后 的 废 气
小结：
一个工作循环： 活塞： 往复两次 曲轴： 转动两周 完成： 四个冲程 对外做功： 一次 三个辅助冲程： 靠飞轮惯性来完成

3.内燃机的应用
(1)汽油机的应用
汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型 农业机械上面。
压缩 冲程，内能转化为机械能的是 做功 程， 做功 冲程是汽车获得了动力 。
冲
2 2. 一个工作循环,内燃机的活塞往复运动_ ___次,曲 轴转动__ 2 __圈,燃气做功__ 1 __次.四冲程内燃机, 如果对外做10次功,活塞经历了_ 40___个冲程,曲轴转 动了_ 20 ___周.
3．燃料的燃烧是一种 化学 变化，在燃烧过程中，燃料的 化学 能转化为 内 能． 4．１Kg某种燃料 完全燃烧 放出的 热量 ，叫做这种燃料 的热值．无烟煤的热值是3.4x107J/kg,它的物理意义 是：１Kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4x107J ． 5. 柴油机甲的效率高于柴油机乙的效率,这表明( D ) A.甲做功多 B. 甲做功快 C.甲消耗柴油少 D.甲将热能转化为机械能的比例大
例题：

把5kg40℃的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木 柴？（已知干木柴的燃烧值为 1.2×107J/kg ，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）

分析： 利用吸热公式 Q吸=Cm(t-t0)可以算出将水烧开要吸
收多少热量，解题时应注意在标准大气压下，水的沸点是 100℃，即水烧开时的温度为100℃，再利用燃料的燃烧值求 干木柴的质量．
8．2kg的某种燃料完全燃烧放出的热量是9.2x107J, 这种燃料的热值为多少？ 答案： 4.6x107J/kg
练习
1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平 均月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千 克，液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四 A 种燃料中的热值最高的是( ） A、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木柴 2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是 D ） 因为液态氢具有（