物理--热机学习PPT

热机 演示实验 P135 现象 软木塞冲出 管口有 白气 产生 说明 水蒸汽对木塞做功 内能减少 它的温度下降 水蒸汽液化成小水珠 工作时 内能转化为机械能应用 热机 种类 汽油机 柴油机 汽油机和柴油机 构造 对实物说明 区别 汽油机有火花塞 柴油机有喷油嘴 原理 让燃料在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞来做功 吸入气缸工作物质 汽油机的是空气和汽油的混合物 柴油机的是纯空气 热机原理 利用内能做功 能量转化 内能转化为机械能 活塞在气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 请简述其过程 P136 开始工作前 活塞位于气缸上端 进 排气门均关闭 工作时 活塞由上向下运动 进气门打开 排气门仍关闭 由于缸内体积增大 压强减小 空气和汽油的混合气体被吸入气缸 这是第一个冲程 吸气冲程 活塞运动到最下端 就开始转为向上运动 这时进气门 排气门都关闭 混合气体被强行压缩 使气体的温度升高 压强增大 这是第二个冲程 压缩冲程 压缩结束时虽然温度较高 但未能达到燃料的燃点 在压缩冲程结束的瞬间 火花塞产生电火花 使燃料猛烈燃烧 产生高温高压气体 高温高压燃气推动活塞由上向下运动 通过连杆带动曲轴转动 实现了内能向机械能的转化 这是第三个冲程 做功冲程 做功冲程结束 活塞继续由下向上运动 进气门关闭 排气门打开 燃烧后的废气被活塞推出缸外 这是最后一个冲程 排气冲程 问题 汽车在开动前 是如何使内燃机起动的 答 通过外力先使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 消耗机械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 内能就会转化成曲轴的机械能 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 然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动 靠消耗飞轮的机械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 内能转化为机械能 其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成 二 燃料及其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燃烧放出的热量是不同的 热值 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 热值单位 J kg J m3 热值单位 J kg J m3 P139一些燃料的热值 木炭 3 4 107J kg物理意义 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 计算热量公式 Q放 mq 即质量乘以热值 燃料燃烧释放的能量用来开动热机 这些能量不会全部用来做有用功 废气带走 机件发热散失 机件摩擦损失 燃料燃烧产生能量 在热机的各种能量的损失中 废气带走的能量最多 设法利用热机废气的能量 是提高燃料利用率的重要措施 做有用功 燃烧不完全 热机效率 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 蒸气机效率最低 6 15 汽油机效率 20 30 柴油机效率 30 45 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 例题 把10kg40 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有50 被水吸收 练习 1 如图1表示内燃机工作循环中的一个冲程 从气门的启闭和活塞的运动可判断这是冲程 吸气 2 在内燃机中 由于什么原因燃料完全燃烧放出的热量并不能全部用来做有用功 答 燃料燃烧不完全 排出的废气温度较高 机件散热损失 克服机件摩擦 3 对于四冲程的柴油机和汽油机 下列说法正确的是 A 第一冲程进入气缸里的都是燃料的混合物B 第二冲程末