热机与社会发展(2017)

12.4热机与社会发展第十二章 内能与热机 优优 翼翼 课课 件件 导入新课讲授新课课堂小结随堂训练学练优九年级物理学练优九年级物理（HYHY）教学课件教学课件镰刀镰刀联合收割机联合收割机马车马车小轿车小轿车木帆木帆远洋巨轮远洋巨轮哪些是热机？有什么共同的特点？哪些是热机？有什么共同的特点？收割机收割机 小轿车小轿车巨轮巨轮它们都安装有热机它们都安装有热机一、热机一、热机、热机种类：、热机种类：蒸汽机蒸汽机燃气轮机燃气轮机柴油机柴油机汽油机汽油机喷气发动机喷气发动机火箭发动机火箭发动机.热机种类蒸汽机蒸汽机汽油机汽油机柴油机柴油机 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机械能机械能热机的共同特点（能的转化）内燃机内燃机 的的6二、汽油机的工作原理二、汽油机的工作原理 汽油机是以汽油机是以汽油汽油为燃料的内燃机为燃料的内燃机.汽油机的构造汽油机的构造:.汽油机的构造及作用汽油机的构造及作用火花塞火花塞气缸气缸汽油在汽缸的顶汽油在汽缸的顶部燃烧而产生高部燃烧而产生高温、高压燃气温、高压燃气进气门进气门汽油和空气形汽油和空气形成的燃料混合成的燃料混合物的进口物的进口活塞活塞在汽缸内，高温、在汽缸内，高温、高压燃气推动活塞高压燃气推动活塞做功，将燃气的内做功，将燃气的内能转化为机械能能转化为机械能连杆连杆连杆跟活塞相连连杆跟活塞相连排气门排气门燃料燃烧后燃料燃烧后废气的出口废气的出口曲轴曲轴曲轴与飞轮相连，曲曲轴与飞轮相连，曲轴带动飞轮转动轴带动飞轮转动冲程冲程:活塞从气缸的一端运动到另一端活塞从气缸的一端运动到另一端 叫做叫做一个冲程一个冲程(也叫也叫“行程行程”)2.内燃机的内燃机的冲程冲程3.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 进气门进气门打开，打开，排气门排气门关闭关闭 活塞由活塞由上上端向端向下下端运动端运动汽油和空气组成的燃料混汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。合物从进气门吸入气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都进气门和排气门都关闭关闭 活塞向活塞向上上运动运动燃料混合物被压缩，压强燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。增大，温度升高。思考思考:能的转化能的转化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，火花塞产生电火在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动燃气，推动活塞向下运动并通过连杆带并通过连杆带动曲轴转动动曲轴转动进气门和排气门都进气门和排气门都关闭关闭燃气推动活塞向燃气推动活塞向下下运动运动思考思考:能的转化能的转化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 进气门进气门关闭关闭，排气门，排气门打开打开 活塞向上运动活塞向上运动，把废气排出气缸把废气排出气缸汽油机工作原理汽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汽油机工作时，四个冲程周汽油机工作时，四个冲程周 而复始的而复始的循环，这四个冲程叫循环，这四个冲程叫一个工作循环一个工作循环8:43 AM长岗中学 物理组 王老师17(1)在汽油机的一个工作循环中，有在汽油机的一个工作循环中，有四个四个冲程。活塞来回往复冲程。活塞来回往复两次两次，曲轴转动，曲轴转动两周两周,对外作功对外作功一次一次。(2)在压缩冲程中在压缩冲程中,是是机械能机械能转化成转化成内能内能,在做功冲程中在做功冲程中,是是内能内能转化为转化为机械能机械能.总结：总结：（）能的转化（）能的转化:在做功冲程燃气对活塞在做功冲程燃气对活塞做功，做功，内能内能转化为转化为机械能机械能。其余三个冲程。其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成靠飞轮的惯性来完成（4 4）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，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，以后内燃机才能自己工作。（5 5）汽油机的应用）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。三、柴油机三、柴油机.柴油机的构造柴油机的构造:柴油机是以柴油为燃料的内柴油机是以柴油为燃料的内燃机，常用在载重汽车、火车、燃机，常用在载重汽车、火车、轮船、拖拉机等大型机械上。轮船、拖拉机等大型机械上。.柴油机柴油机工作原理工作原理3.汽油机与柴油机的异同点汽油机与柴油机的异同点思思考考2.柴油机工作原理柴油机工作原理4 4、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吸气冲程吸气冲程空气 进气门进气门打开打开，排气门，排气门关闭关闭。活塞由上端。活塞由上端向下端向下端运动，将运动，将空气空气吸进气缸。吸进气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都进气门和排气门都关闭关闭，活，活塞塞向上向上运动，活塞把运动，活塞把空气压缩空气压缩得得很小，空气的很小，空气的压强更大压强更大，温度更温度更高高。在压缩冲程末，缸内。在压缩冲程末，缸内空气温空气温度已超过柴油的着火点度已超过柴油的着火点。做功冲程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的喷出的雾状柴油雾状柴油遇到热空气立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，推动活塞燃气，推动活塞向下向下运动，并运动，并通过连杆带动曲轴转动。通过连杆带动曲轴转动。排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门进气门关闭关闭，排气门，排气门打打开开，活塞，活塞向上向上运动，把废气运动，把废气排出气缸。排出气缸。汽油机柴油机区别汽油机柴油机区别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吸入的是汽油和空气的混合气体汽油和空气的混合气体吸入的是吸入的是空气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 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 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、曲轴运活塞、曲轴运动动每一个工作循环，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。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四、热机的效率四、热机的效率1.1.讨论交流：讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴热机工作时，能不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功呢？藏的化学能全部用来对外做有用功呢？2.2.热机效率：热机效率：热机工作时，热机工作时，用来做有用功的能量用来做有用功的能量与与燃料完全燃烧放出的能量燃料完全燃烧放出的能量之比。之比。=Q Q有用有用Q Q完全完全热机的效率=100内燃机的能量转化：内燃机的能量转化：燃气内能燃气内能E废气内能废气内能有用机械能有用机械能有用机械能有用机械能散热损失散热损失机械损失机械损失E1飞轮动能飞轮动能飞轮动能飞轮动能E2E4E3E5E1EWQQW29燃气内能燃气内能E废气内能废气内能有用机械能有用机械能有用机械能有用机械能散热损失散热损失机械损失机械损失E1飞轮动能飞轮动能飞轮动能飞轮动能E2E4E3E51、尽可能使燃料充分燃烧；、尽可能使燃料充分燃烧；2、尽量减小各种热量损失；、尽量减小各种热量损失；3、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。、机件间保持良好的润滑以减小摩擦。提高热机效率的途径：提高热机效率的途径：WQ=100QW30五、热机与环境 热机的发展和应用推动了社会的快速发展。热机在能的转化过程中会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中可能造成哪些环境污染。交流讨论交流讨论热机与环境热机与环境热机与环境热机与环境热机的利用热机的利用带来的环境带来的环境污染污染、废气污染、废气污染控制热机对控制热机对环境的污染环境的污染、噪声污染、噪声污染 控制废气排放总量；控制废气排放总量；提高汽油、柴油的品质；提高汽油、柴油的品质；提高汽油、柴油的品质；提高汽油、柴油的品质；开发污染少和无污染的能源等；开发污染少和无污染的能源等；开发污染少和无污染的能源等；开发污染少和无污染的能源等；在内燃机排气管上安装消声器，以在内燃机排气管上安装消声器，以在内燃机排气管上安装消声器，以在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。减少噪声污染。减少噪声污染。减少噪声污染。33太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车太阳能汽车电动车电动车天然气汽车天然气汽车8:43 AM长岗中学 物理组 王老师34 热机排出的废气：热机排出的废气：废气温度废气温度高于环境温度高于环境温度废气含有铅、二氧废气含有铅、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等有害物质。化碳等有害物质。、噪声污染、噪声污染1.1.形成大气污染形成大气污染小结v内燃机的工作原理：燃料燃烧，化学能转化为内能，内能传给工作物质，工作物质膨胀做功，将内能转化为机械能。v内燃机的构造：（相同点和不同点）v内燃机的工作过程：（相同点和不同点）1.1.汽油机在压缩冲程中工作物质汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的（）被压缩，汽缸中的（）压强增大，温度降低；压强增大，温度降低；压强减小，温度升高；压强减小，温度升高；压强增大，温度升高；压强增大，温度升高；压强减小，温度降低。压强减小，温度降低。c.根据汽油机和柴油机的区别，根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（）下列说法正确的是（）.汽油机汽缸顶部有一个火花塞，汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴.汽油机吸入的是空气，柴油机汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物；吸入的是空气和柴油的混合物；.吸气冲程是内能转化为机械能；吸气冲程是内能转化为机械能；.压缩冲程是内能转化为机械能压缩冲程是内能转化为机械能A.一台四冲程内燃机的飞轮转速一台四冲程内燃机的飞轮转速为为1800 rmin，它，它s完成（完成（）A.30个冲程，做了个冲程，做了30次功；次功；B.60个冲程，做了个冲程，做了60次功；次功；C.120个冲程，做了个冲程，做了30次功；次功；D.60个冲程，做了个冲程，做了15次功。次功。D4、汽油机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程是（）A 吸气冲程 B 压缩冲程 C 做功冲程 D 排气冲程C5、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 （）A 尽量使燃料充分燃烧 B 尽量增加热机的工作时间 C 尽量减少废气带走的热量 D 尽量减少热机部件间的摩擦B热机中燃料释放能量的主要走向热机中燃料释放能量的主要走向示意图示意图废气排出带废气排出带走的能量走的能量由于机械传动由于机械传动等，克服摩擦等，克服摩擦所消耗的能量所消耗的能量热热机机真真正正转转变变为为对对外外做做功功的的部部分分机械传热机械传热损失一部损失一部分能量分能量燃料很难全部燃料很难全部燃烧，燃料的燃烧，燃料的化学能不能全化学能不能全部释放部释放