九年级物理全册 第十四章 第1节 热机课件1 （新版）新人教版.ppt

第十四章内能的利用 热机 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 通过燃料的燃烧 将燃料内部的 能转化为 能 从能量转化的角度分析 化学 内 二 内能的利用 1 直接加热物体 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 减小 水沸腾后 现象 软木塞 有 白气 产生 冲出 管口 分析 对木塞做功 内能 温度 成小水珠 水蒸气 减小 降低 液化 能量转化 转化为 内能 机械能 总结 内能的利用 1 利用内能 飞机飞行 汽车行驶 火箭升空 发动机工作时的能量转化 2 利用内能 加热 做功 塞子冲出的过程中 能量的转化 燃料的 能 水蒸气的 塞子运动的 热机的能量转换 燃料的 能 热机是把 能转化为 能的机器 一 热机的定义 化学 内能 机械能 化学 内能 机械能 内 机械 二 热机的种类 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 火箭 内燃机1 工作原理 2 分类 燃料在 内燃烧 产生高温高压的气体对活塞 和 两种 汽缸 做功 汽油机 柴油机 1 汽油机的构造 火花塞 汽缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 1 汽油机的构造 1 观察图回答汽油机的构造 上部有和 顶部有 主体是 内有 它通过 与相连 汽缸 活塞 连杆 曲轴 进气门 排气门 火花塞 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 冲程 冲程 冲程 冲程 2 吸气 压缩 做功 排气 内燃机 汽油机 的工作原理 吸气冲程 进气门 排气门 活塞向 运动 的混合物进入气缸 怎样进入汽缸的 曲轴转 周 2 打开 关闭 下 汽油和空气 半 内燃机 汽油机 的工作原理 压缩冲程 进气门和排气门 活塞向 运动 燃料混合物被 内能变 能量转化 都关闭 上 压缩 曲轴转 周 半 机械能 内能 大 第一冲程 进气门 排气门 活塞由汽缸最向运动 和的混合物从被吸入汽缸 当活塞运动到汽缸的最下端 关闭 曲轴转动圈 第二冲程 进气门和排气门 活塞由汽缸最向运动 燃料的混合物被 汽缸内温度 气压 曲轴转动圈 在此过程中 转化 吸气冲程 打开 关闭 上端 下 汽油 空气 进气门 进气门 半 都关闭 下端 上 压缩 升高 增大 半 机械能 内能 压缩冲程 2 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 运动 带动曲轴转动 对外 下 做功 内能 机械能 能量转化 2 内燃机 汽油机 的工作原理 排气冲程 进气门 排气门 活塞向 运动 把 排出气缸 废气 上 打开 关闭 半 曲轴转 周 第三冲程 在压缩冲程末 火花塞产生电火花 点燃式 燃料混合物剧烈燃烧 产生的燃气 推动活塞由汽缸向运动 并通过连杆驱使曲轴转动 曲轴转动圈 在此冲程中 转化 第四冲程 进气门 排气门 活塞由汽缸最向运动 把废气排出汽缸 当活塞运动到汽缸的最上端 关闭 曲轴转动圈 内燃机MP4 320 x240 clip mp4 做功冲程 高温高压 下 半 内能 机械能 排气冲程 关闭 打开 下端 上 排气门 半 小结 汽油机一个工作循环包括冲程 活塞往复次 曲轴转动圈 与曲轴相连的飞轮也转 圈 做功次 有次能量转化 汽油机工作的四个冲程中 只有 燃气对外做功 其他三个冲程都是辅助冲程 要靠安装在曲轴上的 来完成 必须靠外力来启动 做功冲程 飞轮的惯性 4 2 2 1 2 2 问题 汽车在开动前 是如何使内燃机起动的 答 通过 先使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 消耗 能来帮助内燃机完成吸气 压缩两个冲程 内燃机一旦开始做功 能就会转化成曲轴的 能 这时曲轴获得的机械能一部分通过做功 一部分通过飞轮 与曲轴相连的质量较大的轮子 保存起来 然后依靠飞轮的 性再反过来向外输出带动曲轴转动 靠消耗飞轮的 能完成排气以及下一循环的吸气 压缩 这样内燃机就可连续工作下去了 分析得结论 在做功冲程燃气对活塞做功 能转化为 能 其余三个冲程靠消耗飞轮的 来完成 内燃机 汽油机 的工作原理 内燃机的连续工作汽油机的工作原理 4好 exe 汽油机工作原理 思考 1 在四个冲程中 哪些冲程发生能量的转化 压缩冲程 机械能 内能 做功冲程 机械能 内能 2 哪个冲程获得动力 做功冲程 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 每个工作循环活塞往复运动 次 曲轴和飞轮转动 周 对外做 次功 辅助冲程是靠飞轮的 性完成的 3 柴油机 柴油机也是常见的热机 它是用 作为燃料来工作的热机 柴油机的构造 3 柴油机 柴油机的工作原理与汽油机大致相同 如图是柴油机的结构图 与汽油机比较一下 想一想它是怎样工作的 吸气冲程 空气 进气门 排气门 活塞由 端向 端运动 将 吸进气缸 空气 压缩冲程 进气门和排气门 活塞向 运动 活塞把空气压缩得很小 空气的压强更 温度更 在压缩冲程末 缸内空气温度已超过柴油的着火点 大 高 做功冲程 在压缩冲程末 从 喷出的雾状 遇到热空气立即猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 推动活塞向 运动 并通过连杆带动曲轴转动 喷油嘴 柴油 排气冲程 燃烧后的废气 进气门 排气门 活塞向 运动 把 排出气缸 吸气冲程 柴油机吸入汽缸中的只是 而不像汽油机那样吸入的是 的混合物 压缩冲程 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 做功冲程 在压缩冲程的最后状态 由 向汽缸内喷射雾状的 这些雾状的 在汽缸内高温的空气中燃烧起来 这种点火方式称为 式 由于雾状柴油的燃烧 使得汽缸内的压强急剧增大 气体对活塞做功 将活塞推向汽缸的下端 排气冲程 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 与汽油机的异同 柴油机比汽油机要笨重些 但柴油机的效率 功率 并且柴油的价格又比汽油便宜 因而多用在拖拉机 坦克 轮船 内燃机车 载重汽车以及小型发电机上 柴油机 柴油机分别在火车 坦克 轮船和挖土机上的运用 汽油机和柴油机的异同 课堂小结1 热机 2 内燃机分为汽油机和柴油机 3 汽油机和柴油机的相同点和不同点 1 四冲程汽油机的工作过程由 四个冲程组成的 2 四冲程汽油机 由机械能转化为内能的是 冲程 做功冲程是 能转化为 能 3 汽油机吸入汽缸的是 点火方式是 柴油机吸入汽缸的是 点火方式是 思考 知识应用 2某四冲程汽油机 曲轴转速1200转 分 则该汽油机每秒做功次 有个冲程 飞轮转周 1 单缸四冲程内燃机完成40个冲程 关于做功和飞轮转动的情况 下列说法正确的是 A 做功10次 飞轮转40周B 做功40次 飞轮转20周C 做功10次 飞轮转20周D 做功20次 飞轮转10周 C 10 40 20 你会吗 机械 内 机械 内 5 吸气 2 压缩 做功 排气 1 利用飞轮的惯性完成其他三个辅助冲程 汽轮机 mpg 第二课时燃料及其热值 柴 煤炭 煤油 煤气 天然气 一 燃料的分类 固体燃料 液体燃料和气体燃料 例如 二 燃料燃烧的化学反应 能量转化 作用 猜测 化学能 内能 热能 给人类提供绝大部分能量 来加热或做功 相同质量的不同燃料 完全燃烧时放出的热量相同吗 三 热值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放 转变为内能 相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量是不同的 1 定义 2 单位 符号 类比 速度或密度的单位 指单位质量的某种物质完全燃烧所放出的热量 其符号是q J kg J m3 3 燃料的热值表 意义 P139一些燃料的热值 木炭 3 4 107J kg 1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3 4 107J 煤气 3 9 107J m3 物理意义 1立方米煤气完全燃烧时放出的热量是3 9 107J 物理意义 练习 1kg汽油的热值小 2kg汽油的热值大 1m 天然气完全燃烧的热值大 未完全燃烧的热值小 1kg干木柴完全燃烧放出的热量 2kg 四 计算热量公式 1 公式 Q放 mq 即质量乘以热值 2 例题 小明某次用火炉烧水时 共消耗了1 5kg的烟煤 试计算这些烟煤完全燃烧放出多少焦的热量 烟煤的热值q 2 7 107J kg 解 Q mq 1 5kg 2 7 107J kg 4 05 107J 答 这些煤完全燃烧放出的热量为4 05 107J Q mq 5kg40 的水烧开 需要完全燃烧的多少kg的干木柴 燃料完全燃烧放热全部被水吸收 五 燃料的利用率 思考 上例中小明烧水用了1 5kg的烟煤 这些煤完全燃烧放出的热量为4 05 107J 实际放出的热量是4 05 107J吗 为什么 水实际吸收的热量呢 水实际吸收的热量 称为有效利用的热量 五 燃料的利用率 1 炉子的效率 1 定义 2 公式 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 五 燃料的利用率 2 提高燃料利用率 节约能源的措施 1 使煤充分燃烧 将煤磨成煤粒 加大送风量 2 加大受热面积 减少烟气带走的热量 五 燃料的利用率 3 热机的效率 1 定义 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 2 公式 Q放 W有 3 在内燃机中 燃料所释放的能量都到哪里去了 做有用功的能量 废气带走的能量 汽缸散热及摩擦损失的能量 损耗1 损耗2 损耗3 燃料燃烧产生能量 在热机的各种能量的损失中 带走的能量最多 设法利用热机 的能量 是提高燃料利用率的重要措施 做有用功 燃烧不完全 废气带走 机件发热散失 机件摩擦损失 废气 废气 热机中的能量损耗 废气带走的热量 气缸部件吸热后的热量散失 克服摩擦做功而消耗的能量 燃料的不完全燃烧 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 蒸气机效率最低 6 15 汽油机效率 20 30 柴油机效率 30 45 五 燃料的利用率 4 提高热机效率的途径和节能方法 l 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 2 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 这种既供电又供热的热电站 比起一般火电站来 燃料的利用率大大提高 例题 把5kg40 的水烧开 需要完全燃烧多少kg的干木柴 已知干木柴的热值为1 2 107J kg 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 解 Q吸 cm t t0 4200J kg 0C 5kg 600C 1 26 106J Q放 Q吸m1 Q放 q 1 2 106J 1 2 107J kg 0 1kg 科学世界 P137 STS P140动手动脑学物理 1 2 3 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