热机、热机的效率

1、热机作者：旧县中学林江作者：旧县中学林江一、内能的获得：一、内能的获得： 二、内能的利用：二、内能的利用： 1 1、直接加热物体、直接加热物体2 2、利用内能做功、利用内能做功二、内能的利用：二、内能的利用： 内能转化为机械能内能转化为机械能演示实验演示实验:P17：现象现象:软木塞冲出软木塞冲出;管口有管口有“白气白气”产生产生.说明说明:水蒸汽对木塞做功水蒸汽对木塞做功,内能减少内能减少,它的温度它的温度下降下降,水蒸汽液化成小水珠水蒸汽液化成小水珠.工作时：内能转化为机械能工作时：内能转化为机械能应用：热机应用：热机1 1、热机：能够将燃料的化学能通过燃烧转化、热机：能够将燃料的化学能通

2、过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转化成机械能的为内能，又通过做功，把内能转化成机械能的机器机器2 2、原理：化学能、原理：化学能 内能内能 机械能机械能3 3、分类：、分类：热机热机外燃机外燃机内燃机内燃机汽油机汽油机柴油机柴油机燃烧燃烧做功做功热机的种类热机的种类蒸气机、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、火箭等蒸汽机内燃机内燃机飞机上的空气喷气发动机飞机上的空气喷气发动机火箭上的火箭喷气发动机(2)(2)柴油机柴油机当活塞由汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程当活塞由汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程1、汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩

3、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汽油和空气汽油和空气 进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向门关闭。活塞由上端向下端运动，下端运动，汽油和空气汽油和空气组成的燃料混合物组成的燃料混合物从进从进气门吸入气缸。气门吸入气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大混合物被压缩，压强增大，温度升高。，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 在压缩冲程末尾在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气产

4、生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲，并通过连杆带动曲轴转动。轴转动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。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，排气进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。，把废气排出气缸。喷油嘴进气门活塞连杆排气门气缸曲轴火花塞火花塞 在压在压缩冲程末尾缩冲程末尾，火花塞产，火花塞产生电火花，生电火花，使燃料猛烈使燃料猛烈燃烧，产生燃烧，产生高温高压的高温高压的燃气，推动燃气，推动活塞向下运活塞向下运动，并通过动，并通过连杆带动曲连杆带动曲轴转动。轴转动。 在压缩在压缩冲程末，从冲程末，从喷油

5、嘴喷出喷油嘴喷出的雾状柴油的雾状柴油遇到热空气遇到热空气立即猛烈燃立即猛烈燃烧，产生高烧，产生高温高压的燃温高压的燃气，推动活气，推动活塞向下运动塞向下运动，并通过连，并通过连杆带动曲轴杆带动曲轴转动。转动。点火方式：点火方式：压燃式压燃式点火方式：点火方式：引燃式引燃式柴油机柴油机汽油机汽油机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 每个工件循环都经历四个冲程：吸气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。冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 四个冲程中，只有四个冲程中，只有做功冲程做功冲程对外做功对外做功，其余三个冲程靠，其余三个冲程靠飞

6、轮惯性飞轮惯性完成。完成。4 一个工作冲程中，活塞往复一个工作冲程中，活塞往复两两次，飞次，飞轮转动轮转动两两周，做功一次。周，做功一次。相同点相同点3.3.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，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，以后内燃曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。机才能自己工作。不同点不同点1构造不同构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，：汽油机气缸顶有火花塞， 而柴油机气缸顶部有喷油嘴。而柴油机气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而：汽油机的燃

7、料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。柴油机的燃料是柴油。3 吸气不同吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。混合气体，柴油机只吸进空气。4 点火不同点火不同：汽油机属点燃式点火，柴：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。油机属压燃式点火。柴油机的效率：柴油机的效率：3045%六、热机效率：六、热机效率：课堂练习：课堂练习：1 1，如图，如图1 1表示内燃机工作循环中表示内燃机工作循环中的一个冲程，从气门的启闭和活的一个冲程，从气门的启闭和活塞的运动可判断这塞的运动可判断这是是 冲程。冲程。吸气吸气 2.2.一单缸四冲程汽油机转速一单缸四冲程汽油机转速1

8、200r/min1200r/min则每秒钟完成多少个冲程则每秒钟完成多少个冲程？做功多少次？做功多少次？3，对于四冲程的柴油机和汽油机，对于四冲程的柴油机和汽油机，下列说法正确的是下列说法正确的是 A.第一冲程进入气缸里的都是燃料第一冲程进入气缸里的都是燃料的混合物的混合物B.第二冲程末都需要点火，燃料才第二冲程末都需要点火，燃料才能燃烧能燃烧C.第三冲程都是燃气推动活塞做功第三冲程都是燃气推动活塞做功D.第四冲程都是将废气排出第四冲程都是将废气排出C,D第二节第二节 热机的效率热机的效率作者：旧县中学林江作者：旧县中学林江三、燃料的热值：三、燃料的热值： 2 2、燃烧相同质量的不同燃料，放出

9、、燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量不同。的热量不同。 1、燃料的种类很多，可分为固体燃料、燃料的种类很多，可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。液体燃料和气体燃料。三、燃料的热值：三、燃料的热值： 3 3、燃料的热值：、燃料的热值：1kg1kg某种燃料完全燃某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 4、热值的单位：、热值的单位：J/kg5、热值的符号：、热值的符号：q(J/m3)燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧无关质量、是否完全燃烧无关木炭木炭: 3.4107J/kg物理意义物理意义:1千克

10、木炭完全燃烧时放出千克木炭完全燃烧时放出的热量是的热量是3.4107J煤气煤气: 3.9107J/m3物理意义物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放立方米煤气完全燃烧时放出的热量是出的热量是3.9107J燃料完全燃烧放出的热量燃料完全燃烧放出的热量Q放放=mq燃料完全燃烧放出的热量燃料完全燃烧放出的热量Q放放=vq三、燃料的热值：三、燃料的热值： (7.18.8) 10 /(10 /(J Jm m ) )天然气天然气3.010 /(10 /(J Jkgkg ) )酒精酒精约约3.910 /(10 /(J Jkgkg ) )煤气煤气3.410 /(10 /(J Jkgkg ) )木炭木炭1.410

11、/(10 /(J Jkgkg ) )氢氢3.010 /(10 /(J Jkgkg ) )焦炭焦炭4.610 /(10 /(J Jkgkg ) )汽油汽油约约3.410 /(10 /(J Jkgkg ) )无烟煤无烟煤4.610 /(10 /(J Jkgkg ) )煤油煤油约约2.910 /(10 /(J Jkgkg ) )烟煤烟煤3.310 /(10 /(J Jkgkg ) )柴油柴油约约1.210 /(10 /(J Jkgkg ) )干木柴干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3三、燃料的热值：三、燃料的热值：燃料燃烧放热计算：燃料燃烧放热计算：例一、小

12、明某次用火炉烧水时，共消耗了例一、小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的的烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量烟煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量（烟煤的热值（烟煤的热值q=2.7107J/kg)?解：解：Q=mq=1.5kg2.7107J/kg =4.05107J答：这些煤完全燃烧放出的热量为答：这些煤完全燃烧放出的热量为4.05107JQ=mq例例2、用家用燃气热水器烧水洗澡，假如、用家用燃气热水器烧水洗澡，假如洗一次澡要用掉天然气洗一次澡要用掉天然气0.14m3.问问:完全燃烧这么多的天然气能放出多少完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？焦的热量？(q=8107焦

13、耳焦耳/米米3)Q=vq(气体燃料）气体燃料）练习练习: 1. 完全燃烧完全燃烧15千克热值是千克热值是 3.4107J/Kg的的木炭木炭，能产生多少热量？，能产生多少热量？7想要获得这些热量想要获得这些热量,需要完全燃烧多少千需要完全燃烧多少千克克氢气氢气?(q氢氢=1.4 108J/Kg)例题例题3、把、把5kg40的水烧开，水需要吸收多少的水烧开，水需要吸收多少热量？需要完全燃烧多少热量？需要完全燃烧多少kg的干木柴？（干木的干木柴？（干木柴的热值为柴的热值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，外界为标准大气压，燃料完全燃烧放出的全部被水吸收）燃料完全燃烧放出的全部被水吸收）解：解：

14、Q吸吸=cm（t-t0）=4200J/(kg0C)5kg600C=1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q=1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg放吸QQ四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 上例中小明烧水用了上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤的烟煤，这些煤 完全燃烧放出的热量为完全燃烧放出的热量为4.05107J，实际放，实际放 出的热量是出的热量是4.05107J吗？为什么？水实际吗？为什么？水实际 吸收的热量呢？吸收的热量呢？水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 1、炉子的效率：、炉

15、子的效率： 有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完 全燃烧放出的热量之比。全燃烧放出的热量之比。公式：公式：=Q吸吸Q放放=Cm1tmq例题例题4、把、把10kg40的水烧开，需要完全的水烧开，需要完全燃烧多少燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的的干木柴？（已知干木柴的热值为热值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，外界为标准大气压，并且并且燃料完全燃烧放出的热量有燃料完全燃烧放出的热量有50被被水吸收水吸收）四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 2、提高燃料利用率，节约能源、提高燃料利用率，节约能源1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大）使煤充分燃烧：

16、将煤磨成煤粒，加大 送风量。送风量。2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：）加大受热面积，减少烟气带走的热量：四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 3 3、热机的效率：用来做有用功的那部分能、热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的量和燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。效率。 燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量燃料的不完全燃烧、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。高热机效率，可提高燃料的利用率。 四、燃