资源描述
第十五章第十五章 热和能热和能4 4 热机热机三 学 苑 教 育 网 知识目标：1、了解四冲程汽油机的基本工作原理。2、从能量转化的角度认识燃料的热值。3、了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。4、通过能量的转化和转移认识效率。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、直接加热物体三 学 苑 教 育 网 热机 热能除了带给人类温暖以外，还能做什么呢？ 试管中的蒸汽将软木塞推出去，软木塞获得了动能，蒸汽的内能减少！三 学 苑 教 育 网内能的利用： 1、利用内能加热。、利用内能加热。2、利用内能做功。、利用内能做功。 塞子被冲出塞子被冲出在此过程中，能量是如何转化的？在此过程中，能量是如何转化的？燃料的化学能燃料的化学能水蒸气的内能水蒸气的内能塞子运动的机械能塞子运动的机械能热机：热机：燃料的化学能燃料的化学能内能内能机械能机械能做功做功燃烧燃烧热机是把内能转化为机械能的机器热机是把内能转化为机械能的机器一、热机的定义一、热机的定义二、热机的种类：二、热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机蒸汽机、内燃机、汽轮机喷气发动机、火箭等喷气发动机、火箭等 内燃机内燃机是热机中常见的一种，燃料是热机中常见的一种，燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的气体对在汽缸内燃烧，产生高温高压的气体对活塞做功。分为汽油机和柴油机两种活塞做功。分为汽油机和柴油机两种三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理冲程：1、活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程2、内燃机的一个工作循环有四个冲程：分别是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理吸气冲程： 进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理压缩冲程： 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理做功冲程： 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理排气冲程： 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。三 学 苑 教 育 网 内燃机（汽油机）的工作原理内燃机的连续工作汽油机工作原理汽油机工作原理思考：思考：1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？压缩冲程：压缩冲程：机械能机械能内能内能做功冲程：做功冲程：机械能机械能内能内能2. 哪个冲程获得动力？哪个冲程获得动力？做功冲程。做功冲程。（其它三个冲程又叫做辅助冲程。）（其它三个冲程又叫做辅助冲程。）3、一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循、一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对个做一次功。辅助冲程是靠飞轮的惯性完成的。个做一次功。辅助冲程是靠飞轮的惯性完成的。柴油机柴油机柴油机也是常柴油机也是常见的热机。它见的热机。它是用柴油作为是用柴油作为燃料来工作的燃料来工作的热机。热机。柴油机柴油机柴油机的柴油机的工作原理工作原理与汽油机与汽油机大致相同，大致相同，如图是柴如图是柴油机的结油机的结构图，构图，与汽油机与汽油机比较一下比较一下,想一想它想一想它是怎样工是怎样工作的。作的。柴油机也柴油机也有四个冲有四个冲程程吸气冲程：吸气冲程：柴油机吸入汽缸中的只是空气而不像汽油柴油机吸入汽缸中的只是空气而不像汽油机那样吸入的是汽油和空气的混合物。机那样吸入的是汽油和空气的混合物。压缩冲程：压缩冲程：活塞将汽缸内的空气压缩成高温的气体，活塞将汽缸内的空气压缩成高温的气体，其温度超过柴油的燃点。其温度超过柴油的燃点。做功冲程：做功冲程：在压缩冲程的最后状态，由喷油嘴向汽缸在压缩冲程的最后状态，由喷油嘴向汽缸内喷射雾状的柴油，这些雾状的柴油在汽缸内高温的内喷射雾状的柴油，这些雾状的柴油在汽缸内高温的空气中燃烧起来，这种点火方式称为压燃式。由于雾空气中燃烧起来，这种点火方式称为压燃式。由于雾状柴油的燃烧，使得汽缸内的压强急剧增大，气体对状柴油的燃烧，使得汽缸内的压强急剧增大，气体对活塞做功，将活塞推向汽缸的下端。活塞做功，将活塞推向汽缸的下端。排气冲程：排气冲程：与汽油机的情况相同，都是把废气排出汽与汽油机的情况相同，都是把废气排出汽缸，为下一个循环做好准备。缸，为下一个循环做好准备。要瞧瞧吗要瞧瞧吗? ?动画演示动画演示柴油机比汽油机要笨重些，但柴油柴油机比汽油机要笨重些，但柴油机的效率高，功率大，并且柴油的机的效率高，功率大，并且柴油的价格又比汽油便宜，因而多用在拖价格又比汽油便宜，因而多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车以及小型发电机上。重汽车以及小型发电机上。 柴油机柴油机柴油机分别在火车柴油机分别在火车, ,坦克坦克, ,轮船和挖土机轮船和挖土机上的运用上的运用. .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、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三、燃料的热值：三、燃料的热值： (7.18.8) 10 /(J10 /(Jm )m )天然气天然气3.010 /(J10 /(Jkg )kg )酒精酒精约约3.910 /(J10 /(Jkg )kg )煤气煤气3.410 /(J10 /(Jkg )kg )木炭木炭1.410 /(J10 /(Jkg )kg )氢氢3.010 /(J10 /(Jkg )kg )焦炭焦炭4.610 /(J10 /(Jkg )kg )汽油汽油约约3.410 /(J10 /(Jkg )kg )无烟煤无烟煤4.610 /(J10 /(Jkg )kg )煤油煤油约约2.910 /(J10 /(Jkg )kg )烟煤烟煤3.310 /(J10 /(Jkg )kg )柴油柴油约约1.210 /(J10 /(Jkg )kg )干干木柴木柴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：6、燃料燃烧放热计算：、燃料燃烧放热计算： 小明某次用火炉烧水时，共消耗了小明某次用火炉烧水时，共消耗了1.5kg的烟的烟 煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的煤，试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的 热量（烟煤的热值热量（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四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 思考：思考： 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=cmtmq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：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、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 提高热机效率的途径和节能方法：提高热机效率的途径和节能方法：（l l）尽可能减少各种热损失，如保证良好尽可能减少各种热损失，如保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；(2)(2)充分利用废气的能量，提高燃料的利用充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。用率大大提高。 三 学 苑 教 育 网1、汽油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是 ， 机械能转化为内能的是 ： A 吸气冲程 B 压缩冲程 C 做功冲程 D 排气冲程 CB2、一桶煤油用掉一半，剩下的煤油： A 密度和热值不变，比热裕减为原来的一半 B 比热容和密度不变，热值减为原来的一半 C 热值和比热容不变，密度减为原来的一半 D 密度、热值、比热容都不变D 练习：三 学 苑 教 育 网 练习：1、两块光滑、干燥的玻璃，紧贴在一起不能结合成一块，原因是： A 两块玻璃分子间距离太大，作用力太小了 B 两块玻璃分子间距离太小，斥力起主要作用了 C 两块玻璃分子间不存在作用力 D 两块玻璃中的分子力运动太慢了 A2、一滴蓝墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成蓝色，这表明： A 墨水的分子和水分子间存在着较大的引力 B 墨水的分子和水分子间存在着较大的斥力 C 水分子和墨水分子都在不停地做无规则运动 D 水在不停地对流 C三 学 苑 教 育 网 小结：1、内燃机的四个冲程及功能。2、燃料的热值。3、热机的效率总小于100%。你认为在火箭里使用热值高的燃料还是热值低的燃料？
展开阅读全文