.热机(上课）

1、( (初中物理课件热机初中物理课件热机( (上课上课2014 年一一 .热机热机定义定义:通过燃料燃烧通过燃料燃烧 获取获取内能内能并并转化为转化为机械能机械能的装置的装置2014 年燃料的燃料的化学能化学能内能内能机械机械能能做功做功燃烧燃烧热机热机:通过燃料燃烧通过燃料燃烧 获取获取内能内能并转化为并转化为机械能机械能的装置的装置2014 年内能转化为机械能内能转化为机械能2014 年热机种类：热机种类：蒸汽机蒸汽轮机内燃机喷气发动机火箭发动机2014 年热机的种类热机的种类蒸气机、内燃机、汽轮机、蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等喷气发动机、火箭等蒸汽机2014 年蒸汽轮机蒸汽轮

2、机2014 年蒸汽机火车高温高压高温高压水蒸汽水蒸汽2014 年内燃机内燃机2014 年内燃机内燃机2014 年 内燃机高温高压的燃气高温高压的燃气2014 年飞机上的喷气发动机飞机上的喷气发动机2014 年火箭上的喷气发动机根据作用力是根据作用力是相互的原理相互的原理2014 年第二节第二节 内燃机内燃机2014 年看到什么现象？看到什么现象？有几种形式的能？有几种形式的能？2014 年3 3、汽油机的构造、汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴2014 年吸气冲程吸气冲程汽油和空气汽油和空气 进气门翻开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气

3、组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。2014 年压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门进气门和排气门都关闭，活塞都关闭，活塞向上向上运运动，燃料混合物被压动，燃料混合物被压缩，压强缩，压强增大，温度增大，温度升高。升高。2014 年做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，火在压缩冲程末尾，火花塞产生花塞产生电火花电火花，使燃料，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞的燃气，推动活塞向下向下运运动，并通过连杆带动曲轴动，并通过连杆带动曲轴转动。转动。2014 年排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门翻开，活塞向上运动，把废气排出气缸。2014 年吸气吸气压缩压缩做功做功排

4、气排气1、在四个冲程中，哪些冲程发生、在四个冲程中，哪些冲程发生 了能量的转化？了能量的转化？2、哪个冲程使汽车获得了动力？、哪个冲程使汽车获得了动力？3、哪个冲程排出了汽车的尾气？、哪个冲程排出了汽车的尾气？2014 年吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气1、在四个冲程中，哪些冲程发生、在四个冲程中，哪些冲程发生 了能量的转化？了能量的转化？2、哪个冲程使汽车获得了动力？、哪个冲程使汽车获得了动力？3、哪个冲程排出了汽车的尾气？、哪个冲程排出了汽车的尾气？机械能转化为内能机械能转化为内能内能内能转化为转化为机械能机械能获 得获 得动 力动 力排出尾气排出尾气2014 年4完成一次工作循环，有完成

5、一次工作循环，有_4_个个冲程活塞上下往复冲程活塞上下往复_次次曲轴转动曲轴转动_圈圈对外做对外做_功功122“4, 2, 2, 12014 年注意注意：1.在四个冲程中只有在四个冲程中只有做功做功冲程冲程是燃气推动活塞做功是燃气推动活塞做功,其他其他三个冲程要靠安装在曲轴上的三个冲程要靠安装在曲轴上的飞轮飞轮的的惯性惯性来完成的来完成的2.启动启动时都是靠时都是靠外力外力先使飞轮和先使飞轮和曲轴转动起来，直到曲轴转动起来，直到做功冲程做功冲程后，飞轮转动靠后，飞轮转动靠惯性惯性完成完成2014 年飞轮转动的速度为600r/min ,问每秒钟完成功多少次？完成几次冲程？2014 年4如图是汽油

6、机的四冲程示意图。在一个工作如图是汽油机的四冲程示意图。在一个工作循环中，四个冲程正确的排列顺序是循环中，四个冲程正确的排列顺序是 A甲乙丙丁甲乙丙丁 B甲丙乙丁甲丙乙丁 C乙丙丁甲乙丙丁甲 D丁丙乙甲丁丙乙甲 2014 年柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴喷油嘴进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门气缸气缸曲轴曲轴2014 年吸气冲程吸气冲程空气 进气门翻开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。2014 年压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都进气门和排气门都关闭关闭，活塞活塞向上向上运动，活塞把运动，活塞把空气压空气压缩缩得很小，空气的得很小，空气的压强更大压强更大，温度更高温度更

7、高。在压缩冲程末，缸。在压缩冲程末，缸内内空气温度已超过柴油的着火空气温度已超过柴油的着火点点。2014 年做功冲程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的喷出的雾状柴油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，推动活塞燃气，推动活塞向下向下运动，并运动，并通过连杆带动曲轴转动。通过连杆带动曲轴转动。2014 年排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门翻开，活塞向上运动，把废气排出气缸。2014 年区别区别:汽油机汽油机 柴油机柴油机构造构造不同不同汽缸顶汽缸顶部有部有火火花塞花塞汽缸顶汽缸顶部有部有喷喷油嘴油嘴201

8、4 年汽油机汽油机柴油机柴油机燃料燃料 汽油汽油柴油柴油吸起吸起冲程冲程吸入的吸入的是是汽油汽油和和空气空气混合物混合物吸入的吸入的是是空气空气2014 年汽油机汽油机 柴油机柴油机压缩比压缩比(压缩过压缩过程中程中,都都是是机械机械能能-内内能能)气体体气体体积被压积被压缩为吸缩为吸进体积进体积的的1/6到到1/9气体体气体体积被压积被压缩为吸缩为吸进体积进体积的的1/16到到1/222014 年汽油机汽油机柴油机柴油机点点火火方方式式火花塞火花塞产生电产生电火花点火花点燃燃料燃燃料,称称点燃点燃式式喷油嘴向汽缸喷油嘴向汽缸内喷油内喷油,遇到遇到温度超过柴油温度超过柴油燃点的空气而燃点的空气

9、而自动点燃称自动点燃称压压燃式燃式2014 年汽油机汽油机柴油机柴油机效效率率20%-30%30%-45%应应用用自重轻便自重轻便,用于汽车用于汽车,飞机飞机,摩摩托车等托车等机体笨重机体笨重,用于载重用于载重汽车汽车,火车火车,轮船等轮船等2014 年三、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。2014 年三、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

10、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：q2014 年三、燃料的热值：三、燃料的热值： (7.18.8) 10 10 /(Jm )/(Jm )天然气天然气3.010 /(Jkg )10 /(Jkg )酒精酒精约约3.910 /(Jkg )10 /(Jkg )煤气煤气3.410 /(Jkg )10 /(Jkg )木炭木炭1.410 /(Jkg )10 /(Jkg )氢氢3.010 /(Jkg )10 /(Jkg )焦炭焦炭4.610 /(Jkg )10 /(Jkg )汽油汽油约约3.410

11、10 /(Jkg )/(Jkg )无烟煤无烟煤4.610 /(Jkg )10 /(Jkg )煤油煤油约约2.910 10 /(Jkg )/(Jkg )烟煤烟煤3.310 /(Jkg )10 /(Jkg )柴油柴油约约1.210 10 /(Jkg )/(Jkg )干木柴干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-32014 年三、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

12、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=mq2014 年用家用燃气热水器烧水洗澡，假设用家用燃气热水器烧水洗澡，假设洗一次澡要用掉天然气洗一次澡要用掉天然气0.14米米3.问问:完全燃烧这么多的天然气能放出完全燃烧这么多的天然气能放出多少焦的热量？多少焦的热量？(q=8107焦耳焦耳/米米3)2014 年四、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

13、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。2014 年四、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=cmtmq2014 年四、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

14、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：2014 年四、燃料的利用率：四、燃料的利用率： 3 3、热机的效率：用来做有用功的那局部能、热机的效率：用来做有用功的那局部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

15、率，可提高燃料的利用率。高热机效率，可提高燃料的利用率。 2014 年四、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。 2014 年计算计算

16、: 1. 完全燃烧完全燃烧15千克热值是千克热值是 3.4107焦焦耳耳/千克的木炭，能产生多少热量？千克的木炭，能产生多少热量？7想要获得这些热量想要获得这些热量,需要完全燃烧需要完全燃烧多少千克氢气多少千克氢气?(q氢氢=1.4 108焦耳焦耳/千克千克)2014 年3.把把5kg、40的水烧开，需要完的水烧开，需要完全燃烧多少全燃烧多少kg的干木柴？的干木柴？干木柴的燃烧值为干木柴的燃烧值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收燃烧放出的热量全部被水吸收2014 年2014 年一、内能的利用：一、内能的利用： 3 3、热机、热机将内能转化为机械能的机器将内能转化为机械能的机器2014 年 内燃机工作时，内燃机工作时，活塞在汽缸内上下活塞在汽缸内上下往复运动。当活塞往复运动。当活塞由汽缸的一端运动由汽缸的一端运动到另一端的过程，到另一端的过程，叫做一个冲程。叫做一个冲程。 多数内燃机都多数内燃机都是由吸气、压缩、是由吸气、压缩、做功、排气四个冲做功、排气四个冲程的不断循环来保程的不断循环来保证连续工作的。证连续工作的。2014 年2014 年 在压在压缩冲程末尾缩冲程末尾，火花塞产，火花塞产生电火花，生电火花，使燃料猛