初中物理：热机和热机效率知识点总结

初中物理：热机和热机效率知识点总结一、热机1、热机的定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。常见的热机有蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气式发动机等。2、我们日常使用的汽车上面的发动机就是内燃机，内燃机又分为汽油机和柴油机。3、内燃机活塞在汽缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程(吸气冲程、压缩冲程和排气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是由内能转化为机械能。4、四冲程汽油机工作原理图四冲程汽油机工作原理图(1)吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，新鲜空气和汽油的混合气体进入气缸;(2)压缩冲程：进气门和排气门关闭，活塞向上运动，空气和汽油的混合气体被压缩;(3)做功冲程：压缩冲程结束的那一刻，气缸内混合气体被压缩到极致，气缸顶部的火花塞点火，使汽油混合气猛烈燃烧，瞬间产生的高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴等其他附件运动，对外做功;(4)排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把燃烧过后的废气排出气缸。四冲程汽油机动态原理图5、四冲程柴油机工作原理图四冲程柴油机工作原理图柴油机和汽油机工作过程中的区别在于：(1)汽油机的气缸顶部是火花塞，需要在压缩冲程的末端对油气的混合气体进行点燃，而柴油机的气缸顶部是喷油嘴，不需要点燃，是压燃的;(2)汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物，而柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气;(3)柴油机比汽油机的工作效率高，比较经济，但柴油机比较笨重;(4)汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。6、斯特林发动机斯特林发动机是一种闭循环活塞式热机。闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内，而开循环则如内燃机和一些蒸汽机与大气交换气体。斯特林发动机一般被归为外燃机。这种发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林于1816年发明的，所以命名为'斯特林发动机’。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外热发动机，使燃料连续的燃烧，蒸发膨胀氢气作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷室冷却，反复地进行这样的循环过程由于吸热和放热均是在等温下进行的即等温压缩和等温膨胀，因而满足了热力学第二定律对最高热效率的要求。在理论上斯特林发动机的循环效率与卡诺循环的效率是相等的，所以斯特林发动机有较高的热效率。二、热机效率1、热值：燃料燃烧，燃料的化学能转化为内能，1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，用符号q表示，单位是J/kg或者J/m3，取决于燃料是固态还是液态。注意：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。2、热值的物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示1m^3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。3、热机效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。4、影响热机效率的因素有：燃料是否能够完全燃烧，以及燃烧后是否完全被利用。提高热机效率的方法有：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；②机件间保持良好的润滑，减小摩擦；③在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，现在车辆中涡轮增压就是利用废气的能量提高发动