《九年级物理上册 第2章 第1节热机 （新版）教科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《九年级物理上册 第2章 第1节热机 （新版）教科版（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热机问题：水沸腾后会怎样？问题：水沸腾后会怎样？推动塞子的能量来自哪里？推动塞子的能量来自哪里？演示实验演示实验: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,它的它的温度下降温度下降,水蒸汽液化成小水珠水蒸汽液化成小水珠.工作时：工作时：内能转化为机械能内能转化为机械能应用：热机应用：热机热机种类热机种类汽油机汽油机柴油机柴油机1.1.热机的种类热机的种类蒸气机蒸气机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发动机喷气发动机火箭等火箭等内燃机内燃机：热机热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能
2、的装置械能的装置。燃料直接在发动机气缸内燃烧产燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力生动力 的热机的热机。常见的内燃机常见的内燃机： 汽油机汽油机 柴油机柴油机2.2.内燃机的构造内燃机的构造(1)(1)汽油机汽油机(2)(2)柴油机柴油机构造构造工作原理工作原理汽油机完整工作过程汽油机完整工作过程构造构造工作原理工作原理(1)(1)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吸气冲程吸气冲程汽汽油油和和空空气气 进气门打开，排进气门打开，排气门关闭。活塞由上气门关闭。活塞由
3、上端向下端运动，端向下端运动，汽油汽油和空气组成的燃料混和空气组成的燃料混合物合物从进气门吸入气从进气门吸入气缸。缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门进气门和排气门都关闭，活塞向上运都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度缩，压强增大，温度升高。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，火在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴动，并通过连杆带动曲轴转动。转动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。排气冲
4、程排气冲程燃燃烧烧后后的的废废气气 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。(2)(2)汽油机工作循环汽油机工作循环吸气吸气冲程冲程压缩压缩冲程冲程做功做功冲程冲程排气排气冲程冲程(3)(3)柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴喷油嘴进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门气缸气缸曲轴曲轴(4)(4)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 排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程空空气气 进气门打开，排进气门打开，排气门关闭。活塞由上气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空端向下端运动，将空气吸进气缸。
5、气吸进气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。度已超过柴油的着火点。 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，从喷油嘴喷在压缩冲程末，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，烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。带动曲轴转动。 内能转化
6、为机械能。内能转化为机械能。排气冲程排气冲程燃燃烧烧后后的的废废气气 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。一个工作循环：一个工作循环：活塞：活塞：往复两次往复两次。曲轴：曲轴：转动两周转动两周。完成：完成：四个冲程四个冲程。对外做功：对外做功：一次一次。辅助冲程（吸气、压缩、排气冲程）：靠辅助冲程（吸气、压缩、排气冲程）：靠飞轮飞轮惯性惯性来完成。来完成。 一台汽油机飞轮转速为一台汽油机飞轮转速为3000R/分，则在分，则在1秒内完成秒内完成 个循环，对外做功个循环，对外做功 次，次，完成完成 个辅助冲程个辅助冲程。252
7、5753.3.内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。型农业机械上面。(1)(1)汽油机的应用汽油机的应用(2)(2)柴油机的应用柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。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？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：吸气冲程每个工件循环都经历
8、四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。、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。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，飞轮转一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。动两周，做功一次。相同点相同点不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。油机气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。油机的燃料是柴油。3 吸气不同：汽油机吸进汽油
9、和空气的混吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。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，柴油点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。机属压燃式点火。5 5、热机的效率热机的效率热机的效率热机的效率：热机所做的做有用功和热机所做的做有用功和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的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做功而消耗的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提高热
10、机效率，可提高燃料原因。因此，提高热机效率，可提高燃料的利用率。的利用率。 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你认为它们的效率比你想象的高？还是低？高？还是低？你猜想：汽油机、柴油机的效率你猜想：汽油机、柴油机的效率大约是多少？猜猜看！大约是多少？猜猜看！提高热机效率的途径和方法：提高热机效率的途径和方法：（l l）尽可能减少各种热损失，保证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良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；量；(2)(2)充分利用废气的能量，提高燃料充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利
11、用热电站废气来供热。这的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。站来，燃料的利用率大大提高。 6.热机对环境的影响热机对环境的影响1.热机对大气的影响。热机对大气的影响。（1）产生有毒气体。）产生有毒气体。（2）产生大量二氧化碳，造成温室效）产生大量二氧化碳，造成温室效应。应。（3) 产生粉尘。产生粉尘。2.热机产生噪音。热机产生噪音。1.四冲程汽油机的工作过程由四冲程汽油机的工作过程由( ).( ).( ).( )四个冲程组成的四个冲程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是由机
12、械能转化为内能的是( )冲程冲程,做功冲程是做功冲程是( )能转化为能转化为( )能能. 3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ).柴油机吸入汽缸的是柴油机吸入汽缸的是( ),点火方式是点火方式是( ). 4.某四冲程汽油机飞轮的转速是某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒钟对外做功则它每秒钟对外做功( )次次. 课堂练习课堂练习: : 5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？ 6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？ 7、在吸气
13、冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？ 8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？、排气后，下一个工作过程是什么冲程？ 9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？ 答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。 答：在做
14、功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。答：吸气冲程答：吸气冲程 答：通常是先接通了启动机答：通常是先接通了启动机(电动机电动机)，用启动机带动活塞动起，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，来。也可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。手柄带动活塞起动。课堂练习:二、燃料及其热值二、燃料及其热值 燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释过程中，储存在燃料中的化学能被释放，转
15、变为内能。相同质量的不同燃放，转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。料燃烧放出的热量是不同的。热值热值：指单位质量的某种物质完全燃：指单位质量的某种物质完全燃 烧所放出的热量。其符号是烧所放出的热量。其符号是q。热值单位：热值单位：J/kg, (J/m3)热值单位：热值单位：J/kg, (J/m3)P139一些燃料的热值一些燃料的热值。木炭木炭: 3.4107J/kg物理意义物理意义:1千克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.
16、9107J计算热量公式：计算热量公式：Q放放=mq ( (即质量乘以热值即质量乘以热值) )例题：把例题：把5kg405kg40的水烧开，需要完全燃烧的水烧开，需要完全燃烧多少多少kgkg的干木柴？（已知干木柴的热值为的干木柴？（已知干木柴的热值为1.21.210107 7J/kgJ/kg，外界为标准大气压，并且燃，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）料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）解解：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热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。完全燃烧放出的能量之比。燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量不会全部用来做有用功。不会全部用来做有用功。
