终稿：14.1、2热机及其效率.ppt

第十六章热和能 16 4热机 在试管内装些水 用橡皮塞塞住 加热使水沸腾 会看到什么现象 推动塞子的能量来自哪里 塞子被冲出 1 热机 燃料的化学能 水蒸气的内能 塞子运动的机械能 热机 燃料的化学能 内能 机械能 热机是把内能转化为机械能的机器 能量转化 热机的种类 蒸汽机内燃机燃气轮机喷气发动机火箭发动机 燃料的化学能 内能 燃烧 做功 机械能 共同特点 2 内燃机种类 汽油机 柴油机 以汽油为燃料 以柴油为原料 吸气 压缩 做功 排气 内燃机的冲程和工作循环 活塞在汽缸内往复运动时 从汽缸的一端运动到另一端的过程 叫做一个冲程 汽油机的构造 火花塞 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 主体是气缸 它的顶部有进气门和排气门 顶部有火花塞 下部有活塞 它通过连杆与曲轴相连 它的移动通过连杆带动曲轴转动 汽油机工作原理 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 燃料在汽缸中燃烧时 将存储的化学能转变为高温高压的燃气 蒸汽 的内能 又通过燃气 蒸汽 推动活塞做功 由内能转变为机械能 吸气冲程 汽油和空气 进气门打开 排气门关闭 活塞由上端向下端运动 汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸 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 压强增大 温度升高 将机械能转化为内能 做功冲程 在压缩冲程末尾 火花塞产生电火花 使燃料猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 推动活塞向下运动 并通过连杆带动曲轴转动 将内能转化为机械能 排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出气缸 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冲程 要靠装在曲轴上的大飞轮的惯性来带动的 说明 4 研究汽油机的工作原理 在表格中填写汽油机四冲程的特点 开 关 向下 吸入汽油和空气 无 关 关 向上 压缩气体提高温度 关 关 向下 高温气体膨胀推动活塞做功 关 开 向上 排出废气 无 机械能转化为内能 内能转化为机械能 看一看 想一想 一个工作循环里 活塞往返次 曲轴转动周 冲程是燃气对外做功 其他三个冲程是靠来完成的 两 两 做功 飞轮的惯性 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 吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程 做功冲程 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 并通过连杆带动曲轴转动 想想议议 汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点 有什么不同点 汽油机和柴油机的异同表 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 内燃机的应用 汽油机比较轻巧 常用在汽车 飞机和小型农业机械上面 汽油机 柴油机 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 2 燃料的热值 1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值 2 单位 J kg 或J m3 焦耳每千克 1 定义 Q放 qm 3 公式 质量 热值 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 Q吸 cm t t0 4200J kg 0C 5kg 600C 1 26 106J Q放 Q吸m Q放 q 1 2 106J 1 2 107J kg 0 1kg 解 汽油机的效率 20 30 柴油机的效率 30 45 你认为它们的效率比你想象的高 还是低 猜猜看 汽油机 柴油机的效率大约是多少 思考 如何提高热机的效率 1 尽量使燃料充分燃烧2 尽量减少热机部件间的摩擦3 机件间保持良好的润滑以减小摩擦 热机的效率 用来做有用功的能量 与燃料完全燃烧放出的能量之比 巩固练习 汽油机工作的四个冲程中 内能转化为机械能的冲程 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 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 4 关于燃料的热值正确的是 A 燃料的热值与燃料的燃烧程度有关B 燃料的热值与燃料的种类有关C 燃料的热值与燃料的多少有关D 燃料的热值与上面三个因素都有关 解析 选B 热值是燃料的一种特性 它的大小只与燃料的种类有关 与燃料的燃烧程度 质量没有关系 B 5 下面说法不正确的是 A 燃料燃烧时 将化学能转化为内能B 人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的C lkg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值D 提高燃料的利用率是节约能源的重要措施 解析 选C lkg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值 必须加上 完全 两个字 故C错 C 6 下列提高热机效率的方法中 不可行的是 A 减少各种热损失B 加润滑油减少机器各部件之间的摩擦C 充分利用废气的能量 如建热电站D 采取少消耗总能量的办法 解析 选D 提高热机效率的方法是减少各种能量损失 充分利用燃料放出的能量 减小摩擦尽量少做额外功等 D 巩固练习 7 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 8 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 1 如图所示是热机的四个冲程 其中属于做功冲程的是 练习 A B C D 2 汽油机工作过程中 机械能转化为内能的冲程是 A 吸气冲程B 排气冲程C 做功冲程D 压缩冲程 B D 3 汽油机在压缩冲程中 工作物质被压缩 气缸中气体的 A 压强增大 温度降低B 压强增大