初中物理课件热机及其效率

1、 第十六章热和能第十六章热和能 16.4 热热 机机 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！1、热机、热机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： 热机的种类：热机的种类：蒸汽机蒸汽机内燃机内燃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： 2、内燃机种类、内燃机种类汽油机汽油机柴油机柴油机 （以汽油为燃料）（以汽油为燃料） （以柴油为原料

2、）（以柴油为原料）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

3、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

4、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

5、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 来完成的。来完成的。 两两两两做功做功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 排气冲程排气冲程做功冲程做功冲程 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

6、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，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。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？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

7、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

8、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。2. 燃料的热值 1 1千克某种燃料千克某种燃料完全完

9、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：）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=1.2

10、6 106J；Q放放Q吸吸m=Q放放/q = 1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg解解：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？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：例题例题巩固练习：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 做功冲程做功冲程 D 排气冲程排气冲程C巩固练习：2

11、、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 尽量减少废气带走的热量尽量减少废气带走的热

12、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B4 4、关于燃料的热值正确的是（、关于燃料的热值正确的是（ ）A A燃料的热值与燃料的燃烧程度有关燃料的热值与燃料的燃烧程度有关 B B燃料的热值与燃料的种类有关燃料的热值与燃料的种类有关C C燃料的热值与燃料的多少有关燃料的热值与燃料的多少有关 D D燃料的热值与上面三个因素都有关燃料的热值与上面三个因素都有关解析：选解析：选B.B.热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃热值是燃料的一种特性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量没有关系. .B B5 5、下面说法不正确的是（、下

13、面说法不正确的是（ ）A A燃料燃烧时，将化学能转化为内能燃料燃烧时，将化学能转化为内能B B人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的得的C Cl kgl kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值料的热值D D提高燃料的利用率是节约能源的重要措施提高燃料的利用率是节约能源的重要措施解析：选解析：选C. l kgC. l kg的某种燃料完全燃烧时放出的热的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，必须加上量叫做这种燃料的热值，必须加上“完全完全”两个两个字，故字，故C C错错. .C C6 6、下列提高

14、热机效率的方法中，不可行的是（、下列提高热机效率的方法中，不可行的是（ ）A A减少各种热损失减少各种热损失 B B加润滑油减少机器各部件之间的摩擦加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C C充分利用废气的能量，如建热电站充分利用废气的能量，如建热电站 D D采取少消耗总能量的办法采取少消耗总能量的办法解析：选解析：选D.D.提高热机效率的方法是减少各种能量提高热机效率的方法是减少各种能量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦尽量损失，充分利用燃料放出的能量，减小摩擦尽量少做额外功等少做额外功等. .D D巩固练习：7、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

15、（ ） 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：8、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，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BD3、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