热机与社会发展讲义

改改变变物物体体内内能能的的方方式式热传递热传递做功做功(内能的转移内能的转移)(能量的转化能量的转化)对物体做功对物体做功 内能增大内能增大物体对外做功物体对外做功 内能减小内能减小从镰刀到联合收割机从木帆船到远洋巨轮从马车到小轿车2 2、热机的种类：、热机的种类：蒸汽机蒸汽机蒸汽机蒸汽机汽油机汽油机汽油机汽油机柴油机柴油机柴油机柴油机 燃气轮机燃气轮机燃气轮机燃气轮机喷气发动机喷气发动机喷气发动机喷气发动机火箭发动机火箭发动机火箭发动机火箭发动机燃料燃料的化的化学能学能内内能能燃燃烧烧做做功功机械机械能能共同特点：共同特点：根据这个原理可以制造出一种将内能转化为机械能的机器即热机。热机是将燃料燃烧时的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。热机的种类很多，有汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。汽油机汽油机结构图火花塞活塞排气门进气门汽缸连杆曲轴是用汽油作燃料，使汽油在汽缸内燃烧,将内能转化为机械能。汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程冲程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。1 吸气冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。2 压缩冲程能量转化能量转化:机械能转化为机械能转化为内能内能在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。3 做功冲程能量转化能量转化:内能转化为机内能转化为机械能械能进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。4 排气冲程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 排气冲程排气冲程返回吸气冲程吸气冲程空气 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，将端向下端运动，将空空气气吸进气缸吸进气缸。返回压缩冲程压缩冲程 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，空气的很小，空气的压强更大，温度更压强更大，温度更高高。在压缩冲程末，缸内空气温。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。返回做功冲程做功冲程 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喷出的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。返回排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排进气门关闭，排气门打开，活塞向上气门打开，活塞向上运动，把废气排出气运动，把废气排出气缸。缸。返回2.2.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。汽油机工作时，四个冲程周而复始，然而只有第三个冲程是对外做功的，其余的三个冲程是辅助辅助冲程，要靠装在曲轴上的大飞轮的惯性来带动的。返回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、飞轮、曲活塞、飞轮、曲轴运动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，飞轮、曲轴转动两周，对外做功一次。飞轮、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汽油机柴油机热机的效率内燃机的能流图：内燃机的能流图：燃气内能E废气内能废气内能废气内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E1E2E3E41、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。提高热机效率的主要途径：提高热机效率的主要途径：热机与环境、热机的利用带来的环境污染、热机的利用带来的环境污染、废气污染、废气污染、怎样控制热机对环境造成的污染、怎样控制热机对环境造成的污染 a a、排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成、排出的废气温度较高。使城市温度升高，会形成“热热 岛效应岛效应”。b b、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影响、废气中含有各种对人体有害的气体和粉尘，直接影响人们的身体健康和动植物的生存。人们的身体健康和动植物的生存。、噪声污染、噪声污染 改进燃烧设备，消除烟尘；改进燃烧设备，消除烟尘；提高燃料的综合利用，采取之中供热提高燃料的综合利用，采取之中供热 充分利用污染少和无污染的能源充分利用污染少和无污染的能源 在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染太阳能汽车太阳能汽车电动车天然气汽车小结vv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。vv内燃机的构造：（相同点和不同点）vv内燃机的工作过程：（相同点和不同点）巩固练习：1 1、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C巩固练习：2 2、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 B 汽油机和柴油机的工作物质都是高温高 压燃气 C 热机的工作物质都是活塞 D 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巩固练习：4、热机是将燃料的内能转化为机械能的装置，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不可避免地要损失一部分能量，并且会对环境造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，同时指出可能造成哪些环境污染。巩固练习：5、以下交通工具中，常用汽油机作为动力 的是 （）A 轻型轿车 B 重型运载卡车 C 手扶拖拉机 D 磁悬浮列车A巩固练习：6、一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1800r/min，则柴油机1s内 （）A 完成30个冲程，做功30次 B 完成60个冲程，做功60次 C 完成60个冲程，做功15次 D 完成120个冲程，做功30次C